一种碟式太阳能斯特林发动机腔式吸热器热性能分析
吸热器是太阳能高温热发电的关键部件。在碟式太阳能斯特林热发电系统中，适用于中高温条件的腔式吸热器被安置在聚光器的焦点处，接收来自聚光器的高热流密度的太阳能并将其转换成热能。吸热器的热性能直接影响整个系统的效率和经济性。因此，依据腔式吸热器内部温度分布特性以及热损失特性的研究结果，对腔式吸热器进行结构优化是提高碟式太阳能斯特林热发电转换效率的有效途径。 本文以5kW碟式太阳能斯特林热发电系统的腔式吸热器为研究对象，基于自然对流换热和DO辐射换热模型对腔式吸热器的静态热性能和动态热性能进行了数值模拟研究，模型考虑了温度对空气热物性的影响和换热方式多样性所带来的热边界条件设定的复杂性。对腔式吸热器的静态热性能，研究了壁面温度、壁面发射率、倾角、形状以及开口比等参数对其热性能的影响，给出了吸热器的散热特性以及优化后的结构模型。分析结果表明，较低的内壁面温度、较低的壁面发射率、较高的倾角以及控制在8左右开口比的吸热器模型有利于减少腔式吸热器的热损失。在此基础上，本文还研究了热流边界和外界风混合对流条件对腔式吸热器热性能的影响。 针对太阳能时间分布不稳定性和空间分布不均匀性的特征，对腔式吸热器进行了动态热性能的数值模拟，研究了吸热器在不同时刻、不同热源分布形式下吸热器热性能的变化规律。研究表明：吸热器的上部分区域为高温区，上壁面的最高温度不在中心处。入射辐射热流越大，吸热器内部平均温度越高。入射辐射热流分布越集中，吸热器内部温度分布越均匀。 最后对5kW斯特林发动机的热电转换特性进行了研究，并设计了腔式吸热器热性能测试的试验系统。
碟式太阳能斯特林发动机;腔式吸热器;热性能分析;静态特性
南京航空航天大学
硕士
热能工程
蒲文灏
2012
中文
TK519;TK511.7
90
2013-07-31（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）