輔助加熱式太陽(yáng)能熱氣流發(fā)電系統(tǒng)的模擬研究.pdf

1、由于社會(huì)的不斷進(jìn)步以及經(jīng)濟(jì)的跨越式發(fā)展,因此對(duì)能源的需求趨勢(shì)也呈現(xiàn)出跨越式的增長(zhǎng),但是地球上儲(chǔ)存的石化資源卻是有限的,同時(shí)還伴隨著環(huán)境問(wèn)題的日益嚴(yán)重,這使得社會(huì)經(jīng)濟(jì)對(duì)于新能源和可再生能源的需求越來(lái)越高。太陽(yáng)能作為一種清潔能源已經(jīng)以各種各樣的形式被廣泛利用,而太陽(yáng)能熱氣流發(fā)電系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)大規(guī)模開發(fā)和利用太陽(yáng)能的一種新的途徑,是解決目前世界能源危機(jī)和環(huán)境危機(jī)的有效途徑之一。假設(shè)太陽(yáng)能熱氣流發(fā)電技術(shù)成熟后,將為我國(guó)西部的開發(fā)提供用之不竭的電力能

2、源,進(jìn)而可以推動(dòng)我國(guó)太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
　　太陽(yáng)能熱氣流發(fā)電系統(tǒng)主要由導(dǎo)流塔囪、集熱棚、蓄熱層和渦輪發(fā)電機(jī)組等四個(gè)重要部件組成。運(yùn)行過(guò)程是太陽(yáng)輻射能被集熱棚內(nèi)的蓄熱體吸收,與此同時(shí)蓄熱體上表面與集熱棚內(nèi)的空氣進(jìn)行熱交換,使集熱棚內(nèi)的空氣溫度升高,并匯聚到塔囪底部,在煙囪效應(yīng)的協(xié)助下,形成強(qiáng)烈的上升氣流推動(dòng)塔囪底部的渦輪發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)動(dòng),將動(dòng)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。
　　本文主要對(duì)內(nèi)蒙古烏海金沙沙漠太陽(yáng)能熱氣流發(fā)電站進(jìn)一步優(yōu)化,在其塔囪內(nèi)

3、部增加局部加熱部件,使其在不降低發(fā)電效率的前提下,降低塔囪的高度,達(dá)到節(jié)約初始投資成本的目的。并且應(yīng)用結(jié)構(gòu)網(wǎng)格和非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格組合的三維模型構(gòu)建此系統(tǒng)的物理模型,通過(guò) FLUENT數(shù)值模擬軟件針對(duì)輔助加熱氣體的溫度、輔助加熱氣體的進(jìn)氣量和輔助加熱的位置三個(gè)不同的變量進(jìn)行模擬分析。研究?jī)?yōu)化了輔助加熱式太陽(yáng)能熱氣流發(fā)電系統(tǒng)的輔助加熱的位置,并且通過(guò)組合焓值的分析,為輔助加熱氣體的溫度和進(jìn)氣量的確定提供了參考,得到了一些有意義的結(jié)論:①.輔助加熱

4、氣體焓值的變化,對(duì)塔囪內(nèi)的速度場(chǎng)有一定的影響。當(dāng)輔助加熱位置為45m時(shí),組合焓值變化為50×103～90×103 kJ/s時(shí),塔囪底部平均速度比無(wú)輔助加熱時(shí)增大了52％~80％,并且輔助加熱的位置每降低10m,塔囪底部相對(duì)速度增加的百分比就會(huì)大約提高7％～15％,所以提高了塔囪的抽吸能力。②.當(dāng)輔助加熱的位置不變時(shí),通入塔囪內(nèi)部的氣體焓值有一個(gè)最優(yōu)區(qū)間,可以使塔囪底部動(dòng)能的增加達(dá)到一個(gè)最優(yōu)值。當(dāng)輔助加熱的位置降低時(shí),最優(yōu)的焓值區(qū)間和輔助