38kw碟式太阳能斯特林热机腔式吸热器参数设计及热损失模拟

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1、密级：非密中图分类号：TK513TH4硕士学位论文38kW碟式太阳能斯特林热机腔式吸热器参数设计及热损失模拟学位类型：学术型学位学科(专业学位类别)：机械工程作者姓名：肖蓉导师姓名及职称：彭佑多教授实践导师姓名及职称：谭新华高工学院名称：机电工程学院论文提交日期：2016年5月22日38kW碟式太阳能斯特林热机腔式吸热器参数设计及热损失模拟学位类型：学术型学位学科(专业学位类别)：机械工程作者姓名：肖蓉作者学号：13010301009导师姓名及职称：彭佑多教授实践导师姓名及职称：谭新华高工学院名称：机电工程学院论文提交日期：2016年5月22日学位授予单位：湖南科技大学ParametersDe

2、signandThermostersisSimulationforStirlingengineHeatCavityReceiverof38kWdishsolarpowerTypeofDegreeAcademicDegreeDiscipline(TypeofProfessionalDegree)MechanicalEngineeringCandidateXiaoRongStudentNumber13010301009SupervisorandProfessionalTitleProfessorPengYouduoSupervisorandProfessionalTitleSeniorEngine

3、erTanXinhuaSchoolSchoolofElectromechanicalEngineeringDateMay222016UniversityHunanUniversityofScienceandTechnology学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用

4、学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湖南科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日摘要光热转换效率是碟式太阳能斯特林光热发电系统的重要指标，而斯特林热机的热损失是影响其光热转换效率的关键。腔式吸热器是斯特林热机的重要组成部分，在光热转换中起着主导作用，但吸热器存在着多种热损失且热损失机理复杂，计算难度大，是吸热器设计研究的重点和难点。本文对38kW碟式太阳能斯特林热机的热损失机理进

5、行了分析，设计了其吸热器结构及参数，对热损失规律进行了数值计算，具体的内容包括：(1)分析了碟式太阳能斯特林热机工作原理，为38kW碟式太阳能斯特林热机设计了一种新型吸热器的结构及腔式吸热器、热管、反射锥和保温层等组成部分的特点，选择了一种保温效果较好的腔式吸热器结构并进行了38kW碟式太阳能斯特林热机腔式吸热器开口直径A1、吸热管的长度L2、吸热腔的平均直径D3等参数的设计计算，并对所设计参数进行了验证，分别得到了A1=400mm，L2=190mm，D3=650mm。(2)对斯特林热机腔式吸热器的对流热损失、辐射热损失和导热损失等进行了分析。建立了腔式吸热器的物理模型及热损失数学模型，基于F

6、luent软件平台，在考虑空气的变物性参数的基础上，对吸热器热损失特性进行了数值模拟。主要分析了自然对流下吸热器腔体倾角和热流密度对热损失的影响规律，强迫对流下风速、风向角、腔体倾角和热流密度对热损失的影响规律。(3)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，选择夏至日和冬至日不同时间点的高度角和辐射值分布情况，在Fluent中研究了自然对流情况下一个高度角循环周期中腔式吸热器的热损失规律，并实验验证了碟式太阳能发电系统的效率达到了29%，即吸热器的设计合理。研究结果表明：在自然对流情况下，腔式吸热器的倾角增大，辐射热损失Nuc增大，辐射热损失Nur的变化较小，随着热流密度的增大，对

7、流热损失Nuc和辐射热损失Nur都增大；在强迫对流下，热损失还要受到热流密度、腔体倾角、风速、风向角的综合影响，变化规律较为复杂，在腔式吸热器的倾角为90°时，对流热损失Nuc和辐射热损失Nur主要受风速的影响，随着风速的增加，对流努塞尔数iNuc随之增加，风速越大，增加的幅度越小，而辐射努塞尔数Nur随之减小。一个高度角循环周期中，在同一时间，夏至日的辐射值和高度角比于冬至日的高，每个时刻的高度