槽式太阳能热发电全系统热性能建模与仿真分析.pdf

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1、硕士学位论文槽式太阳能热发电全系统热性能建模与仿真分析TROUGHSOLARTHERMALPOWERSYSTEM-WIDETHERMALPERFORMANCEMODELINGANDSIMULATIONANALYSIS洪家荣哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：TK123学校代码：10213国际图书分类号：621.1.016.7密级：公开工学硕士学位论文槽式太阳能热发电全系统热性能建模与仿真分析硕士研究生：洪家荣导师：帅永教授申请学位：工学硕士学科：工程热物理所在单位：能源科学与工程学院答辩日期：2018年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学Classifie

2、dIndex:TK123U.D.C:621.1.016.7DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringTROUGHSOLARTHERMALPOWERSYSTEM-WIDETHERMALPERFORMANCEMODELINGANDSIMULATIONANALYSISCandidate：HongJiarongSupervisor：Prof.ShuaiYongAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：EngineeringThermophysicsAffil

3、iation：SchoolofSci.&Eng.DateofDefence：June,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology摘要摘要随着槽式太阳能热发商业应用的快速发展和其在发电领域所具有的优势和前景，对其进行热性能仿真和提高集热管效率也迫在眉睫。目前已有的研究大多针对单个集热器进行实验或模拟计算，对于多个集热器串联，按照实际电厂运行的研究较少。与此同时，目前基于管内对流换热的研究，主要集中在增加集热管内部翅片结构，如圆形、矩形翅片，而不同翅片的差异性研究较少，因此对于集热管内

4、不同翅片结构强化对流换热还需进一步研究。本文针对抛物面槽式太阳能光热发电厂，建立完整运行模型并编写程序进行数值计算研究，同时研究了不同翅片对改善管内对流换热的效果。主要工作如下：抛物面槽式光热发电厂系统模型建立。进行槽式集热器二维热平衡建模，根据传热热阻图建立了相应的热平衡方程、传热方程，并且在此基础上形成求解集热器传热工质出口温度的迭代算法。根据电厂实际运行情况，建立传热工质流量迭代算法、储能系统在电厂运行过程中温度、质量变化方程。分析目前槽式太阳能电厂常用运行工况，建立了包含多个工况的电厂控制流程。研究了太阳辐照量、导热油入口温度、环境温度、环境风速、传热

5、工质流速等因素对集热器出口工质温度的影响。计算了电厂全年逐时运行参数，包括循环回路工质质量流量、集热场热输出、汽轮机热输入、发电量等，分析了全年运行情况，并与SAM软件计算结果进行对比，分析误差。改变电厂设计参数，如装机容量、集热器型号、集热管型号、储热时间等，计算了不同设计参数下电厂全年发电量，分析了计算结果。计算了全国四十个地区的年发电量、节省标煤量、减少碳排放量，与全国太阳能资源分布进行对比，为电厂选址提供参考。针对槽式集热管非均匀热流特征，基于强化管内对流换热，研究了矩形、三角、圆柱翅片对改进集热管管内对流换热的效果，利用COMSOL软件进行了数值模拟

6、。分析了雷诺数、入口温度、入射能量对管内流动及传热的影响。并且定义了经济性评价系数EEC，并基于该系数对不同翅片进行了讨论。本文研究结果对槽式太阳能电厂运行管理具有一定的参考价值，对强化管内对流换热、提高集热管效率有重要的理论意义和应用空间。关键词：槽式集热器；槽式电厂运行；翅片；强化换热-I-AbstractAbstractWiththerapiddevelopmentoftroughsolarthermalcommercialapplicationsanditsadvantagesandprospectsinpowergeneration,itisurge

7、nttosimulateitsthermalperformanceandincreasetheefficiencyofthermalcollector.Atpresent,mostoftheresearcheshavebeendoneontheexperimentalorsimulationcalculationofasinglecollector,andthereislessresearchontheactualoperationofapowerplantforaseriesconnectionofmultiplecollectors.Atthesameti

8、me,thecurrentresear