斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)及碟式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)的模擬和優(yōu)化.pdf

1、在環(huán)境污染和能源形勢(shì)日趨嚴(yán)峻的背景下,開發(fā)太陽能等可再生能源成為人類迫切的需要。碟式太陽能熱發(fā)電技術(shù)是太陽能熱利用中最有潛力的技術(shù),具有廣闊的發(fā)展前景。 本文以四缸雙作用斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)為研究重點(diǎn),首先闡述了模擬斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的施密特分析法,進(jìn)而分析了四缸雙作用斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)工作過程中存在的各種流動(dòng)阻力損失和熱量損失,建立了適用于模擬四缸雙作用斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)性能的模型。通過與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的對(duì)比,模型計(jì)算的結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果較為吻合,模型可以用來估

2、計(jì)發(fā)動(dòng)機(jī)的工作情況。論文以建立的模型為目標(biāo)函數(shù)、以具體實(shí)際情況為約束條件建立了發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)最優(yōu)化模型,應(yīng)用擬牛頓法和懲罰函數(shù)法實(shí)現(xiàn)了對(duì)最優(yōu)化模型的求解。 在此基礎(chǔ)上,本文設(shè)計(jì)了輸出功率從5kW到25kW的四缸雙作用斯特林發(fā)動(dòng)機(jī),并對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化。著重對(duì)25kW斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)從工況、工質(zhì)和換熱器參數(shù)等方面進(jìn)行了性能分析。分析結(jié)果表明：在工況影響方面,提高發(fā)動(dòng)機(jī)加熱器壁面溫度和發(fā)動(dòng)機(jī)平均循環(huán)壓力可以提高發(fā)動(dòng)機(jī)的效率,而提高

3、發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和平均循環(huán)壓力可以提高發(fā)動(dòng)機(jī)的功率；在工質(zhì)影響方面,氫氣的效果是最好的,氦氣次之,空氣的效果最差；在各換熱器影響方面,分析得到了加熱器的管數(shù)、長(zhǎng)度、內(nèi)徑,冷卻器的管數(shù)、長(zhǎng)度、內(nèi)徑和回?zé)崞鞯膫€(gè)數(shù)、絲線直徑、長(zhǎng)度、內(nèi)徑等參數(shù)變化對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的功率和效率的影響規(guī)律。 最后,本文分析了碟式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)中的聚光器和吸熱器,建立了碟式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)完整的模型,設(shè)計(jì)了一臺(tái)額定輸出功率為25千瓦的碟式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng),碟式聚光器的