太陽能熱發(fā)電用儲熱混凝土的制備與儲熱單元熱應力模擬分析.pdf

1、面對世界能源的日益枯竭，環(huán)境日益遭受嚴重的污染，各國都開始把視線集中到了可替代能源上來，可替代能源將直接影響到人類社會的可持續(xù)發(fā)展。近幾年來，世界范圍開發(fā)新能源越來越興盛，而太陽能作為一種綠色無污染的能源，以及其儲量無窮的特點，引起了研究者廣泛的關(guān)注，而這其中的太陽能熱發(fā)電技術(shù)已成為了人們的焦點，世界范圍內(nèi)也已經(jīng)建成投產(chǎn)了多座太陽能熱發(fā)電站。但是太陽能也有其自身不可避免的缺點，那就是陽光具有間歇不穩(wěn)定性，這就必然引入了太陽能儲熱系統(tǒng)的問

2、題，太陽能儲熱系統(tǒng)的作用就是太陽能電站將太陽光充足的時候所產(chǎn)生的多余熱量儲存起來，當太陽光不充足的時候可以把熱量轉(zhuǎn)換出來以供電站正常運轉(zhuǎn)。在目前太陽能熱發(fā)電站中，廣泛使用的儲熱材料為相變材料，但是相變材料一般對反應容器要求比較高，而且成本相對也比較高。本實驗室結(jié)合耐火澆注料的制備經(jīng)驗，制備出了成本低廉且對管道無任何腐蝕的混凝土儲熱材料。主要研究內(nèi)容如下：
　　 ⑴結(jié)合制備太陽能中溫混凝土的經(jīng)驗，制備出能耐高溫的儲熱混凝土，通過改

3、進配方，提高儲熱材料的性能，同時也降低了材料制備的成本。
　　 ⑵研究高溫儲熱混凝土在摻入石墨含量不同的條件下，抗壓、抗折性能的變化，確定其最佳配合比及制備工藝并分析了變化的規(guī)律和原因。實驗表明，高溫儲熱混凝土摻入5％石墨，強度仍能滿足工業(yè)要求。
　　 ⑶研究高溫儲熱混凝土在不同高溫環(huán)境下，其體積及力學性能的變化情況，分析了體積變化和力學性能變化的原因；實驗表明，配方設計中，摻入的鋁微粉與鋁釩土在高溫下反應生成了莫來石相

4、，材料的力學性能有了明顯的提高。
　　 ⑷利用有限元分析軟件ANSYS對儲熱模型進行熱應力分布模擬，首先建立分析模型，及其溫度場，再建立相應結(jié)構(gòu)場，在結(jié)構(gòu)場中對模型進行邊界條件的設置，再將溫度場與結(jié)構(gòu)場相耦合，計算分析出模型的溫度分布、熱應力分布(其中包括徑向應力與剪應力)，結(jié)合所導出的數(shù)據(jù)，繪制出模型的溫度和熱應力分布圖:
　　 ⑸利用ANSYS建立的溫度與結(jié)構(gòu)耦合場，分析了材料的參數(shù)泊松比、熱膨脹系數(shù)、彈性模量分別對