太陽能煙囪熱氣流發(fā)電系統(tǒng)的優(yōu)化模擬研究.pdf

1、我國是個人口和制造業(yè)大國,在經(jīng)濟(jì)全球化的背景下處于整個產(chǎn)業(yè)鏈的中低端。到目前為止,我國經(jīng)濟(jì)持續(xù)增長的很大份額是建立在高額能源消耗的基礎(chǔ)上的。日益嚴(yán)重的高能耗、高污染的現(xiàn)狀迫使我國需要改變能源結(jié)構(gòu),大力發(fā)展可再生能源。太陽能煙囪熱氣流發(fā)電是利用太陽輻射加熱集熱棚內(nèi)空氣、在重力和煙囪的作用下形成向上的熱氣流,從而推動透平系統(tǒng)發(fā)電的一種新的太陽能熱發(fā)電技術(shù)。太陽能煙囪熱氣流電站具有運行維護(hù)簡單,零排放,不需要水源,可晝夜持續(xù)發(fā)電等優(yōu)點。

2、>　　本論文著力于用熱力學(xué)知識對太陽能煙囪熱氣流電站內(nèi)部的傳熱流動進(jìn)行理論分析;用CFD軟件ANSYS-Fluent對發(fā)電系統(tǒng)的運行進(jìn)行數(shù)值模擬;對系統(tǒng)內(nèi)空氣的密度模型,電站結(jié)構(gòu)參數(shù)對系統(tǒng)性能的影響,蓄熱層的溫度分布等進(jìn)行了模擬和優(yōu)化,得到了下列一些有意義的結(jié)論:
　　(1)對太陽能煙囪熱氣流電站內(nèi)的空氣密度提出了可壓縮理想氣體、不可壓縮理想氣體兩種全浮力模型、和Boussinesq近似浮力模型,并在同工況下分別進(jìn)行了模擬計算,對

3、各密度模型下的空氣密度分布進(jìn)行了對比,得出在中小規(guī)模太陽能煙囪發(fā)電系統(tǒng)內(nèi)空氣可壓縮性所造成的系統(tǒng)誤差非常小,為減少數(shù)值模擬時的計算量,可以不考慮系統(tǒng)內(nèi)部表壓分布的變化對空氣密度的影響,直接采用Boussinesq近似浮力模型進(jìn)行模擬計算。
　　(2)對太陽能熱氣流發(fā)電系統(tǒng)的運行機(jī)理做了深入的研究。理論分析了系統(tǒng)各結(jié)構(gòu)參數(shù)和外部條件對系統(tǒng)運行性能的影響,給出了各參數(shù)間的關(guān)系式。以西班牙原型電站為物理模型,用CFD軟件模擬計算了空載條