塔式太陽能熔鹽吸熱器的傳熱特性研究與設(shè)計.pdf

1、隨著能源危機日益嚴(yán)重，太陽能成為很有潛力的可再生能源。目前世界各地都積極地投入到聚光太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)的研究中，全球正籌建的聚光太陽能熱電站的裝機容量有17GW，其中中國有2.5GW。中國太陽能熱發(fā)電技術(shù)尚處于起步階段，對于外接式管式吸熱器研究較少。
　　本文對塔式太陽能熱電站熔鹽吸熱器進行傳熱特性和散熱損失的研究，并基于熔鹽吸熱器材料熱應(yīng)力提出了熔鹽吸熱器的設(shè)計方法，并以50MW熔鹽吸熱器為例，進行尺寸的優(yōu)化設(shè)計。本文主要的工作如

2、下:
　　(1)分析了流體流動傳熱的基本理論和熱力特性仿真平臺Fluent的設(shè)置，并給出了熔鹽吸熱器傳熱工質(zhì)熔鹽物性參數(shù)數(shù)據(jù)和擬合函數(shù)。
　　(2)對非均勻熱流密度下的吸熱管內(nèi)側(cè)流體熔鹽流動傳熱特性進行了網(wǎng)格化建模和仿真計算，分析了熔鹽和吸熱管的傳熱特性，包括吸熱管截面溫度分布、內(nèi)外壁和熔鹽的軸向溫度分布、平均傳熱性能和局部傳熱性能。在吸熱管的平均傳熱性能研究中，通過Fluent數(shù)值模擬、Sieder-Tate經(jīng)驗公式、Gn

3、ielinski經(jīng)驗公式和文獻實驗計算的結(jié)果比較，Gnielinski經(jīng)驗公式更適合本文研究的非均勻熱流密度熔鹽吸熱器的傳熱特性。
　　(3)基于吸熱器散熱損失計算需要，對吸熱器外側(cè)流體空氣流動傳熱特性進行了網(wǎng)格化建模和仿真計算，分析了空氣和吸熱器間的傳熱特性，計算了不同吸熱器外壁溫度、環(huán)境溫度和風(fēng)速下的空氣和吸熱器間的換熱系數(shù)。
　　(4)提出了熔鹽吸熱器的設(shè)計方法。該方法是基于吸熱器材料熱應(yīng)力，在吸熱器形制、高徑比、最小

4、壁厚和熔鹽流速引起的阻力損失（熔鹽泵容許揚程）等綜合約束條件下，圍繞吸熱器熱效率最優(yōu)，給出了熔鹽吸熱器尺寸設(shè)計方法。通過仿真發(fā)現(xiàn)，在滿足上述約束條件下，吸熱管壁厚和熔鹽流速對吸熱器容許熱流密度影響較大，吸熱管內(nèi)徑對吸熱器容許熱流密度影響較小。壁厚和吸熱管內(nèi)徑越小、熔鹽流速越大的熔鹽吸熱器的熱流密度和熱效率越高。而吸熱器高徑比、最小壁厚和熔鹽泵容許揚程限制了吸熱管壁厚和熔鹽流速。
　　最后，對50MW吸熱器進行優(yōu)化設(shè)計，優(yōu)化后吸熱器