相變型碟式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)中腔式吸熱器耦合熱損失特性的數(shù)值研究.pdf

1、腔式吸熱器作為碟式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，其熱性能對提高整個(gè)系統(tǒng)的熱效率具有重要影響，因此有必要對腔式吸熱器內(nèi)部耦合熱損失特性進(jìn)行研究。
　　本課題以相變型碟式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)的圓柱形腔式吸熱器為研究對象，在腔體底面恒壁溫、其它壁面不施加熱量的熱邊界條件下，采用三維數(shù)值模擬的方法，對自然對流工況及環(huán)境風(fēng)條件下，腔體傾角、底面壁溫、腔體內(nèi)壁表面發(fā)射率、風(fēng)速和風(fēng)向角（有風(fēng)條件下）等因素對腔體對流、輻射以及導(dǎo)熱熱損失的影響規(guī)律進(jìn)行了

2、研究；并根據(jù)數(shù)值計(jì)算結(jié)果，分別提出了適用于自然對流和環(huán)境風(fēng)條件下的對流及輻射熱損失平均努謝爾特?cái)?shù)關(guān)聯(lián)式。
　　結(jié)果顯示，自然對流工況下，對流熱損失平均努謝爾特?cái)?shù)Nuc隨著腔體傾角的增大而減小，而輻射熱損失平均努謝爾特?cái)?shù)Nur則緩慢增大；傾角一定時(shí)，Nuc和Nur均隨底面壁溫和表面發(fā)射率的升高而增大，且相對于Nuc平緩的變化趨勢，Nur的變化更為明顯。另一方面，對流熱損失在總熱損失中所占比重隨腔體傾角、底面壁溫和表面發(fā)射率的增大都呈

3、降低的趨勢，且傾角的影響占主導(dǎo)；輻射熱損失占比隨各項(xiàng)參數(shù)的增大逐漸增大，并且受壁溫和發(fā)射率影響顯著；隨著腔體傾角的增大，導(dǎo)熱熱損失所占比重升高，而在壁溫和發(fā)射率升高時(shí)逐漸下降。
　　環(huán)境風(fēng)條件下Nuc一般都大于自然對流的結(jié)果，但在某些低風(fēng)速工況下可能出現(xiàn)例外。對于傾斜腔體，不同風(fēng)向角下Nuc都隨風(fēng)速的增加而增大，而腔體水平放置時(shí)，Nuc的變化則比較復(fù)雜。正向風(fēng)時(shí)環(huán)境風(fēng)對Nuc的影響相較于背向風(fēng)工況更明顯。存在一個(gè)使得Nuc取得最大

4、值的臨界風(fēng)向角，取值約在α=30°~45°之間。與自然對流工況相同，環(huán)境風(fēng)條件下隨壁溫和表面發(fā)射率的增大，Nuc逐漸增大但增幅較小。在風(fēng)速較低時(shí)，Nuc隨著傾角的增大而逐漸減小，但對于高風(fēng)速，Nuc則先增大后減小。相比Nuc，Nur受風(fēng)速、風(fēng)向角及傾角的影響十分微弱，而隨底面壁溫的升高和表面發(fā)射率的增大急劇增大，這表明環(huán)境風(fēng)條件下對流熱損失主要受風(fēng)速、風(fēng)向角及傾角影響，輻射熱損失主要由壁面溫度和表面發(fā)射率決定。對流熱損失在總熱損失所占比