太陽能熱發(fā)電用斯特林發(fā)動機回熱器的模擬研究.pdf

1、隨著能源問題的日益嚴峻，太陽能等可再生能源越來越受到人們的關(guān)注。碟式熱發(fā)電系統(tǒng)由于具有獨特的優(yōu)勢成為太陽能利用最有潛力的方式之一，斯特林發(fā)動機是碟式熱發(fā)電系統(tǒng)中的關(guān)鍵部件，而回熱器是斯特林發(fā)動機中的核心部分，回熱器的性能好壞直接影響到碟式熱發(fā)電系統(tǒng)的效率。 本文針對高效斯特林發(fā)動機回熱器進行了系統(tǒng)研究。首先對斯特林發(fā)動機的幾種分析方法進行了闡述和比較，不論是施密特分析法還是馬提尼分析法都是在理想假設(shè)的基礎(chǔ)上進行分析，與實際斯特林

2、發(fā)動機尚有很大差距。本文應(yīng)用實用等溫分析法對斯特林發(fā)動機進行分析，在此基礎(chǔ)上對斯特林發(fā)動機回熱器進行了理論分析和數(shù)學描述。 在理論分析的基礎(chǔ)上，針對斯特林發(fā)動機實際模型進行了仿真模擬，模擬使用FLUENT動網(wǎng)格模型，并應(yīng)用多孔介質(zhì)理論對回熱器實際工作過程做了模擬分析。分析表明，回熱器的溫度變化呈正弦(或余弦)變化，并在熱腔和冷腔之間建立線性溫度梯度。 其次，使用單吹法對熱吹風期內(nèi)回熱器的傳熱和流動進行數(shù)值模擬，并分別對影

3、響回熱器性能的主要因素－孔隙率、材質(zhì)以及工質(zhì)進行了分析比較。經(jīng)過模擬發(fā)現(xiàn)：孔隙率增大，回熱器升溫快，穩(wěn)定時間短，壓降減小，但是蓄熱能力差；材質(zhì)方面，陶瓷為填料的回熱器穩(wěn)定最快，升溫過程中溫度梯度最大，但是蓄熱能力最差，而銅為填料時，穩(wěn)定時間最長，升溫過程中溫度梯度最小，基體的軸向?qū)崦黠@，不銹鋼次之；氫氣為流動工質(zhì)時，回熱器穩(wěn)定最快，換熱性能最好，氦氣次之，空氣最差，在相同功率的情況下，氫氣的壓降最小，氦氣次之，空氣壓降最大，但是氫氣為