工程热力学论文2

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1、工程热力学论文姓名：学号：1011011014序号：05太阳能热发电热力分析摘要:从热力学角度出发，研究了太阳能热气流在集热棚、烟囱及风力透平机组内的能量转换过程，建立了无能量损失的理想热力过程，以及包含各种能量损失的实际热力过程模型.鉴丁太阳能热气流发电站的大尺寸特征，采用了一维假设建立了集热棚内热气流的传热模型，采川龙格一库塔方法对温度方程进行数值求解.最后对一个1（）（）研级的太阳能热气流发电站进行了试算.其主耍参数为集热棚直径3600m,烟囱高950m,设计功率1001,研.给出了该电站的风力透平

2、轴功率随质量流量和太阳能吸收强度的变化规律，集热棚内的温升曲线，以及风力透平机的设计参数.关键词：太阳能热发电；集热棚；热力分析：轴功率现状综诉:太阳能是太阳内部连续不断的核聚变反应过程中所产生的能量。据测算，太阳每秒照于地球上的能量相当于500万t煤。可以说，太阳能就是人类“川之不竭”的可再牛能源。根据有关预测，21世纪的全球能源结构将发牛車大变化，太阳能和其它可再牛能源将替代石油和煤炭，逐渐成为世界能源的主角。到2050年，太阳能、风能和牛物质能在各种一次能源构成中所占的比例将高达50%,远高于石油（

3、0%或其微）、天然气（13%）、煤（20%）、核能（10%）,水电（5%）和其它（2%）o太阳能热发电技术是具有较强竟争力的可再生能源发电技术。太阳能集热器把收集到的太阳辐射能发送至接收器产生热空气或热蒸汽，用传统的电力循环来产生电能，发电运行成本低，并可以与化石燃料形成混合发电系统。太阳能热发电无噪音，无污染，无需燃料，不受地域限制,规模大小灵活，故障率低,建站周期短，这些优势都是用其它能源发电所无法比拟的，对中国等太阳能资源丰富的国家來说是一个很大的机遇。太阳能热发电技术综合性很强，涉及太阳能利用、储

4、能、新型材料技术、高效汽轮机技术和自动控制系统等问题，不少发达国家已投人人量人力和物力。经过近40年的研究，太阳能热力发电装置的单机容量已从T•瓦级发展到了兆瓦级，R前卅界上已有儿十座MW级的太阳能热电站投入运行。许多科学家纷纷预测，至21I比纪初中期，A阳能热发电的电价极有可能降到与化石能源电价相同的水平。我国学者潘垣等（2003）近年来致力于太阳能热气流技术的研究和推广，对我国太阳能资源分布状况、技术及经济性分析进行了广泛的调研，认为在本世纪，大规模太阳能热气流发电技术与核聚变发电技术，.是使我国从根

5、本上摆脱能源资源“瓶颈”约束的两个重要途径。代彦军（2003）对宁夏地区发展太阳能热气流发电技术进行了理论探索。原理简述：木文利用理论及数值方法，对太阳能热气流发电技术的理想及实际热力过程进行分析,考虑了风力透平中的能量损失和烟囱流动损失对系统性能的影响。rti于太阳能热气流发电系统具有超大儿何尺寸，采用一维换热假设对系统内的传热过程迓行建模，所婕立的方程通过龙格一库塔法求解。2.热力循环过程2.1理想热力循环过程圈1太阳能热气流发电示意图假设所有的流动元件是理想的•各个热力过程都是无能量损失的准静态过程

6、：工作介质为干燥的空气。图2（a）给出了太阳能热发电的理想热力循环过程。空气在太阳能辐射加热过程2—3小获得热能，川来驱动风力透平机组做功（透平膨胀过程3—3te）、克服热气流上升过程中的亜力势能（烟囱膨胀过程3&⑷及不可壁免地向冷源高空大气排放热量（余温排放过程4-1）.最后周围大气在重力作用下向地而聚集（重力压缩过程1-2）,进入集热棚，完成热力循环过程•因此太阳能热气流发电的热力循环过程本质上是一个热机循环过程定义：其中§0为单位时间集热棚内空气所吸收的净热量t%。为风力透;Qcoll=尬P⑺一了2

7、)gx)Cp^shaft=MCp(T3—Tyu)=fhCp(T3-T4-其中廊为系统的质量流量，Co为定丿衣比热tg为重力加速度，位为烟囱高度。将—3)代入(1),并利用理想等爛性质L/瓦二正/疋.得到热效率的简化形式：利用关系(1),(2)和(4),得到风力透平的轴功率及轮缘功的简化形式为：可以看出，在理想情况下，太阳能热气流电站的热效率与烟囱高度成正比，地而温成反比：轮缘功与同度成正比，温升成正比，而温升与集热棚的直径有关。因此要大模高效地利用太阳能热气流资源,S热力学分析:就最原始的动力的循环可知髙

8、臂源7；低温-热源w久=<1所以，如果我们想要提高热能的利用率，我们就要增加净功量——即增加热能的吸收,即降低qlo=QQTr失去0-02T2无得失热机净输出功VFnet=Ql-Q1有最原始的热力学分析我们可以简单地得出，如果要捉高热机效率，原则上必须增加热量的输出，降低热量的流失，（即火用的升高，火无的降低。）所以我们在进行太阳能利用吋可以寻找新的材料，提高热能的吸收。而另一•个途径就是降低热量的流失，就此我们不妨看一下卡诺