立式太陽能熱氣流發(fā)電系統(tǒng)溫壓耦合自然對流傳熱特性研究.pdf

1、本文對立式集熱板太陽能熱氣流電站系統(tǒng)進(jìn)行了能量平衡分析，并推導(dǎo)出系統(tǒng)的壓差、內(nèi)部能量平衡關(guān)系以及能量轉(zhuǎn)換效率的相關(guān)計(jì)算公式;綜合考慮溫度和壓力對系統(tǒng)內(nèi)空氣的影響，計(jì)算得到煙囪內(nèi)空氣密度與溫度和壓力的關(guān)系式即空氣密度隨高度的變化情況。通過研究，得到以下結(jié)論;①煙囪流道的進(jìn)出口的壓強(qiáng)差隨著煙囪的高度的增加和煙囪的進(jìn)出口的溫差的增大而增加;②煙囪流道內(nèi)的空氣吸收的太陽輻射能使其溫度升高，密度降低;另一方面，隨著煙囪高度的增加，壓強(qiáng)越來越小，煙

2、囪流道內(nèi)的空氣受壓力的影響，密度也隨之降低，在兩者共同作用下，空氣的密度隨著煙囪高度的增加在不斷降低;隨著太陽輻射強(qiáng)度的增加，空氣密度降低更加明顯;③系統(tǒng)在白天和夜晚的傳熱機(jī)理不同。白天，太陽輻射通過玻璃蓋板進(jìn)入系統(tǒng)，一部分加熱煙囪流道內(nèi)的空氣，一部分被蓄熱層吸收儲存起來。夜晚，沒有太陽輻射，蓄熱層將白天吸收的熱量傳遞給煙囪流道內(nèi)的空氣以及外界環(huán)境，使得系統(tǒng)的連續(xù)運(yùn)行。
　　對系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)值計(jì)算的過程中，當(dāng)設(shè)定邊界條件時，充分考慮流

3、道內(nèi)空氣的流動狀況，利用UDF編程工具對密度與溫度和壓力的關(guān)系式及密度隨高度的變化關(guān)系式進(jìn)行編程，并導(dǎo)入FLUENT中，力求準(zhǔn)確的描述系統(tǒng)中各參數(shù)的變化情況。通過此方法得到系統(tǒng)內(nèi)的壓力場、溫度場和速度場，并將其與恒空氣密度模型的數(shù)值模擬結(jié)果及實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較分析。結(jié)果表明;當(dāng)考慮溫度和壓力對空氣密度影響的情況時得到的結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)值的誤差為28％，而之前所做模擬的誤差為41％，當(dāng)考慮溫度和壓力對空氣密度影響的情況時得到的結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)值更加

4、吻合，因此立式集熱板太陽能熱氣流系統(tǒng)實(shí)際是在溫壓耦合的狀態(tài)下運(yùn)行的。
　　利用該方法進(jìn)行了結(jié)構(gòu)參數(shù)對系統(tǒng)傳熱與流動特性的影響分析，得到以下結(jié)論;隨著煙囪高度和集熱板寬度的增加，系統(tǒng)性能更加優(yōu)良;在空氣層厚度較薄時，流道內(nèi)溫度隨著空氣層厚度的增加而增加，當(dāng)空氣層厚度達(dá)到一定值時再繼續(xù)增加，流道內(nèi)空氣溫度逐漸下降，即空氣層厚度存在一個最佳值。
　　煙囪形狀也是影響系統(tǒng)性能的因素之一，本文對煙囪結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)設(shè)計(jì)，將原來矩形通道改