塔式太陽能熔鹽吸熱器的傳熱特性研究與設(shè)計(jì).pdf

1、隨著能源危機(jī)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(jī)容量有17GW，其中中國(guó)有2.5GW。中國(guó)太陽能熱發(fā)電技術(shù)尚處于起步階段，對(duì)于外接式管式吸熱器研究較少。
　　本文對(duì)塔式太陽能熱電站熔鹽吸熱器進(jìn)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(jì)方法，并以50MW熔鹽吸熱器為例，進(jìn)行尺寸的優(yōu)化設(shè)計(jì)。本文主要的工作如

2、下:
　　(1)分析了流體流動(dòng)傳熱的基本理論和熱力特性仿真平臺(tái)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(duì)非均勻熱流密度下的吸熱管內(nèi)側(cè)流體熔鹽流動(dòng)傳熱特性進(jìn)行了網(wǎng)格化建模和仿真計(jì)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(yàn)公式、Gn

3、ielinski經(jīng)驗(yàn)公式和文獻(xiàn)實(shí)驗(yàn)計(jì)算的結(jié)果比較，Gnielinski經(jīng)驗(yàn)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(jì)算需要，對(duì)吸熱器外側(cè)流體空氣流動(dòng)傳熱特性進(jìn)行了網(wǎng)格化建模和仿真計(jì)算，分析了空氣和吸熱器間的傳熱特性，計(jì)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(jì)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(yáng)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(jì)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(duì)吸熱器容許熱流密度影響較大，吸熱管內(nèi)徑對(duì)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(yáng)程限制了吸熱管壁厚和熔鹽流速。
　　最后，對(duì)50MW吸熱器進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，優(yōu)化后吸熱器