38kW碟式太陽(yáng)能斯特林熱機(jī)腔式吸熱器參數(shù)設(shè)計(jì)及熱損失模擬.pdf

1、光熱轉(zhuǎn)換效率是碟式太陽(yáng)能斯特林光熱發(fā)電系統(tǒng)的重要指標(biāo)，而斯特林熱機(jī)的熱損失是影響其光熱轉(zhuǎn)換效率的關(guān)鍵。腔式吸熱器是斯特林熱機(jī)的重要組成部分，在光熱轉(zhuǎn)換中起著主導(dǎo)作用，但吸熱器存在著多種熱損失且熱損失機(jī)理復(fù)雜，計(jì)算難度大，是吸熱器設(shè)計(jì)研究的重點(diǎn)和難點(diǎn)。本文對(duì)38kW碟式太陽(yáng)能斯特林熱機(jī)的熱損失機(jī)理進(jìn)行了分析，設(shè)計(jì)了其吸熱器結(jié)構(gòu)及參數(shù)，對(duì)熱損失規(guī)律進(jìn)行了數(shù)值計(jì)算，具體的內(nèi)容包括：
　　(1)分析了碟式太陽(yáng)能斯特林熱機(jī)工作原理，為38k

2、W碟式太陽(yáng)能斯特林熱機(jī)設(shè)計(jì)了一種新型吸熱器的結(jié)構(gòu)及腔式吸熱器、熱管、反射錐和保溫層等組成部分的特點(diǎn)，選擇了一種保溫效果較好的腔式吸熱器結(jié)構(gòu)并進(jìn)行了38kW碟式太陽(yáng)能斯特林熱機(jī)腔式吸熱器開口直徑A1、吸熱管的長(zhǎng)度L2、吸熱腔的平均直徑D3等參數(shù)的設(shè)計(jì)計(jì)算，并對(duì)所設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行了驗(yàn)證，分別得到了A1=400mm，L2=190mm，D3=650mm。
　　(2)對(duì)斯特林熱機(jī)腔式吸熱器的對(duì)流熱損失、輻射熱損失和導(dǎo)熱損失等進(jìn)行了分析。建立了腔

3、式吸熱器的物理模型及熱損失數(shù)學(xué)模型，基于Fluent軟件平臺(tái)，在考慮空氣的變物性參數(shù)的基礎(chǔ)上，對(duì)吸熱器熱損失特性進(jìn)行了數(shù)值模擬。主要分析了自然對(duì)流下吸熱器腔體傾角和熱流密度對(duì)熱損失的影響規(guī)律，強(qiáng)迫對(duì)流下風(fēng)速、風(fēng)向角、腔體傾角和熱流密度對(duì)熱損失的影響規(guī)律。
　　(3)針對(duì)太陽(yáng)能時(shí)間分布不穩(wěn)定性和空間分布不均勻性的特征，選擇夏至日和冬至日不同時(shí)間點(diǎn)的高度角和輻射值分布情況，在Fluent中研究了自然對(duì)流情況下一個(gè)高度角循環(huán)周期中腔式吸

4、熱器的熱損失規(guī)律，并實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了碟式太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)的效率達(dá)到了29％，即吸熱器的設(shè)計(jì)合理。
　　研究結(jié)果表明：在自然對(duì)流情況下，腔式吸熱器的傾角增大，輻射熱損失Nuc增大，輻射熱損失Nur的變化較小，隨著熱流密度的增大，對(duì)流熱損失Nuc和輻射熱損失Nur都增大；在強(qiáng)迫對(duì)流下，熱損失還要受到熱流密度、腔體傾角、風(fēng)速、風(fēng)向角的綜合影響，變化規(guī)律較為復(fù)雜，在腔式吸熱器的傾角為90°時(shí)，對(duì)流熱損失Nuc和輻射熱損失Nur主要受風(fēng)速的影響，隨