大功率太陽(yáng)能斯特林熱機(jī)流阻特性及結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究.pdf

1、太陽(yáng)能斯特林熱機(jī)是以氣體為工質(zhì)的原動(dòng)機(jī)，同時(shí)也是碟式光熱太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)的核心部件之一，它擔(dān)負(fù)著能量由“熱”轉(zhuǎn)換至“電”的重要任務(wù)。熱機(jī)內(nèi)流阻特性影響其功率性能，研究熱機(jī)內(nèi)部工質(zhì)通過(guò)流道的壓降與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和運(yùn)行參數(shù)的關(guān)系具有重要意義。本文以大功率太陽(yáng)能雙作用斯特林熱機(jī)為對(duì)象，圍繞熱機(jī)工質(zhì)的流阻特性和數(shù)值模擬進(jìn)行了深入研究。
　　本文通過(guò)對(duì)大功率太陽(yáng)能斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)功率組成情況的討論，著重分析了對(duì)功率有較大影響的熱交換器系統(tǒng)、活塞-氣缸系

2、統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成，定性分析了其內(nèi)工質(zhì)流阻及其流動(dòng)特性；隨后，根據(jù)流體動(dòng)力學(xué)理論和斯特林循環(huán)原理，分別建立了熱交換器中回?zé)崞?、冷卻器及加熱器和活塞-氣缸系統(tǒng)內(nèi)流阻損失數(shù)學(xué)模型，確定了數(shù)值模擬所需工況及參數(shù)，并基于MATLAB計(jì)算環(huán)境，以湘電集團(tuán)25kW斯特林熱機(jī)為實(shí)例，對(duì)其內(nèi)部工質(zhì)流阻情況進(jìn)行了深入分析，得到了各參數(shù)與壓力降變化間的規(guī)律關(guān)系；最后，針對(duì)影響斯特林熱機(jī)流阻特性的活塞與回?zé)崞鲀蓚€(gè)關(guān)鍵結(jié)構(gòu)，以效率最優(yōu)為目標(biāo)，對(duì)回?zé)崞骱突钊Y(jié)構(gòu)進(jìn)行了

3、參數(shù)優(yōu)化。
　　研究結(jié)果表明：25kW斯特林機(jī)熱交換器中，回?zé)崞?、冷卻器和加熱器功率損失分別占總功率損失的65.5％、19%和15.5%；回?zé)崞鲀?nèi)流阻損失隨絲網(wǎng)目數(shù)增大而增大，隨絲網(wǎng)孔隙率增大而減小，且小長(zhǎng)徑比結(jié)構(gòu)回?zé)崞饔欣跍p小流阻；冷卻器和加熱器內(nèi)工質(zhì)流阻與管長(zhǎng)呈正相關(guān)趨勢(shì)，但受管長(zhǎng)變化影響并不明顯，而這種損失隨管徑的增加而減小，且管徑越小流阻損的增幅越明顯；熱機(jī)工作時(shí)，活塞密封環(huán)處兩端壓差與流過(guò)其流量呈二次曲線關(guān)系；而靜態(tài)時(shí)