塔式太陽能熱發(fā)電吸熱器蒸發(fā)段沸騰傳熱的數(shù)值模擬.pdf

1、近年來，隨著能源需求的劇烈增長，太陽能熱發(fā)電技術(shù)正成為世界范圍內(nèi)可再生能源領(lǐng)域的熱點。太陽能吸熱器是太陽能熱發(fā)電站中光-熱轉(zhuǎn)換的核心部件，其性能直接影響整個電站的正常運行。吸熱管面向鏡場的半圓周受熱，且熱流密度沿軸向不斷變化，背向鏡場的半圓周絕熱;同時集熱管內(nèi)水-蒸汽工質(zhì)的沸騰流動換熱尤為復(fù)雜，因此研究其受熱特性具有重要意義。本文基于ANSYS FLUENT平臺，數(shù)值計算三維、非穩(wěn)態(tài)的汽液兩相流動。模擬分析結(jié)果呈現(xiàn)了吸熱管管內(nèi)的汽液兩相

2、流動特性，描述了吸熱管軸向方向汽液兩相流的流型演變和速度分布。另一方面，結(jié)果揭示了吸熱管管內(nèi)工質(zhì)和管壁的熱特性。沿軸向方向，工質(zhì)不斷受熱，溫度逐漸升高至飽和溫度373 K。吸熱管管壁溫度在軸向和周向方向溫度分布極不均勻，與管壁受熱側(cè)表面能流密度分布有很大的相關(guān)性。最大壁溫和管道橫截面最大溫差均出現(xiàn)在Z=1000mm的吸熱管管道截面。吸熱管軸向的Nu數(shù)與管內(nèi)汽液兩相流流型密切相關(guān)，在泡狀流階段達(dá)到最大值。進(jìn)一步，文章分析了吸熱管三個方向（

3、軸向、軸向、徑向）的溫度梯度變化和最大絕對溫度梯度。該文分析結(jié)果有助于深入了解塔式電站吸熱器吸熱管的整體性能。
　　塔式太陽能熱發(fā)電站定日鏡場通常采用多點聚焦策略來降低吸熱器表面輻射能流的不均勻性，防止發(fā)生過熱故障。本文以塔式電站柱式吸熱器單根吸熱管為研究對象，采用具有多個極大值的高斯函數(shù)來描述多點聚焦時吸熱管表面具有多個能流集中點的輻射能流分布，數(shù)值模擬分析吸熱管的熱參數(shù)特性。結(jié)果顯示:聚焦點個數(shù)一定時，存在最優(yōu)的聚焦點位置，使