太陽能斯特林熱發(fā)電系統(tǒng)光熱轉化熱效率的研究.pdf

1、太陽能熱發(fā)電是當前新能源領域最為熱門的話題之一。“碟式聚光+斯特林熱機”的發(fā)電模式因具有高效、清潔、無污染的特點而日益受到重視。光熱能量的轉化是系統(tǒng)熱發(fā)電中最為重要的關節(jié)，其熱效率的高低直接決定了熱發(fā)電系統(tǒng)的經濟效益和發(fā)展前景。本文以38 KW級別的太陽能斯特林熱發(fā)電系統(tǒng)為研究對象，圍繞系統(tǒng)光熱轉化的熱效率進行機理和數(shù)值分析的深入研究。
　　本文首先對太陽能斯特林熱發(fā)電系統(tǒng)光熱能流的產生以及傳遞和轉化路徑進行了分析，將系統(tǒng)劃分為光

2、熱碟式聚能單元和熱功斯特林熱機單元，并對各單元功率損失規(guī)律和熱效率進行了定性分析;然后，根據(jù)斯特林熱機系統(tǒng)熱功傳遞和轉換原理，利用熱力學理論和實用等溫分析法，建立了太陽能光熱碟式聚能單元輸入光能到輸出熱能、熱功斯特林熱機單元輸入熱能到輸出機械能的能流功率損失與熱效率的精細數(shù)學模型，所建的模型與各單元的眾多結構參數(shù)和運行參數(shù)密切相關，以38KW級別的太陽能斯特林熱發(fā)電系統(tǒng)為實例，運用MATLAB數(shù)值分析軟件，數(shù)值分析了各單元的能量損失，得

3、到了各單元能量損失的顯著性結果及結構、運行參數(shù)和熱功率損失及熱效率之間的特性關系;最后，對各單元部件功率損耗的顯著性影響進行了分析，得出了回熱器是功率損耗影響最大的部件，以提高光熱轉化熱效率為目的，對回熱器進行了結構參數(shù)的優(yōu)化研究。
　　研究結果表明，聚光器的光學損失、吸熱器的再輻射熱損失和反射熱損失是光熱碟式聚能單元的主要熱損失;回熱器流阻損失、導熱損失和活塞的穿梭傳熱損失是熱功斯特林熱機單元主要功率損失;各單元的功率損失和熱效

4、率與其內部的多種結構參數(shù)和運行參數(shù)密切相關，光學誤差δ、吸熱器開口直徑Dap是影響光熱碟式聚能單元功率損失和熱效率的結構參數(shù);太陽直射強度I、平均壓力P是影響熱功斯特林熱機單元功率損失和熱效率的主要運行參數(shù)。當回熱器芯長度為3.3 cm、芯直徑為6.6 cm、填料采用不銹鋼絲網，孔隙率為0.708時，總功率損失的降幅比例為14.86％。各單元熱效率得到提高，從而提高了系統(tǒng)整體光熱轉化的熱效率。
　　通過對太陽能斯特林熱發(fā)電系統(tǒng)光熱