立式集热板太阳能热气流系统运行性能研究
针对依托城市高层建筑而建的立式集热板式太阳能热气流电站系统，课题组前期采用理论分析、数值计算及实验研究相结合的方法，对依托高层建筑的立式集热板太阳能热气流电站系统的运行性能进行了相关研究。本文在前人研究的基础上，针对透平机组对系统流场的影响，将系统非稳态自然对流与涡轮风力机气动特性及发电机阻力特性相结合，推导了电站系统的输出功及能量转换效率的数学表达式，并对影响电站系统输出功及能量转换效率的因素进行了综合分析。结果表明:系统最大能量转换效率随着烟囱厚度的增加而增加，随着烟囱高度增加先增大后减小，而烟囱宽度对系统最大能量转换效率的影响很小。并采用数值模拟的方法对电站系统流场及温度场进行研究，得出透平发电机组的最佳安装位置在烟囱流道的顶部。 应用(火积)及(火积)耗散理论推导了电站系统的(火积)耗散及(火积)耗散热阻，分析了烟囱尺寸（宽度、厚度和高度）对系统(火积)耗散热阻的影响。结果表明:系统(火积)耗散热阻随系统高度、宽度的增加而逐渐减小，但是系统宽度受高层建筑窗间距的限制，高度受高层建筑高度的限制，因此系统的(火积)耗散热阻不可能为零。系统(火积)耗散热阻随系统厚度的增加先减小后增大，当系统中烟囱流道的厚度为0.9598m时，(火积)耗散热阻最小，在(火积)耗散理论下此时系统运行性能最优。 应用场协同理论对系统运行中各主要参数的协同机制进行了研究，推导出系统湍流边界层内的速度分布及温度分布，并建立了系统内流场质点各物理量的协同关系，分析了各协同角随雷诺数变化关系。结果表明:系统内气流的速度与温度梯度、速度梯度与温度梯度的之间的协同角与气流的雷诺数有关，且随着雷诺数的增加，协同角逐渐减小，而速度与速度梯度、压力与压力梯度之间的协同程度较好。 本文应用(火积)及(火积)耗散理论、场协同理论对系统结构进行分析，得到更加合理的系统尺寸，这对于立式集热板太阳能热气流电站的研究和应用具有重要的理论依据。
太阳能;热气流;电站系统;能量转换效率;运行性能
青岛科技大学
硕士
化工过程机械
李庆领
2013
中文
TK512.4;TM615
73
2014-02-25（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）