流化床颗粒接收器内流动与传热特性数值模拟研究.docx

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1、流化床颗粒接收器内流动与传热特性数值模拟研究太阳能作为一种清洁可再生能源未来很有可能代替传统的化石燃料,太阳能热利用技术应运而生,其中聚光太阳能发电技术近年来得到迅速发展,提供了一种可再生能源转换系统。接收器是聚光太阳能发电系统的关键部分,决定着整个系统的热电转换效率。目前对于接收器的研究主要集中于如何通过改进接收器结构来改善传热介质的流动特性,从而获得高温介质,提高接收器热电转换效率。本文对流化床颗粒接收器内颗粒流动特性进行相关性的研究,采用数值模拟方法分别研究了稀疏和稠密颗粒相在流化床接收器内的流动和传热特性。基于欧拉-拉格朗日方法对太阳能流化床颗粒接收器中的气

2、固两相流动进行建模,分别采用离散颗粒模型(DiscretePhaseModel,DPM)和稠密离散颗粒模型(DenseDiscretePhaseModel,DDPM)对接收器中稀疏和稠密颗粒进行描述,在稠密颗粒流中考虑了颗粒碰撞,模型中通过离散单元模型(DiscreteElementModel,DEM)进行封闭。辐射源相和接收器内辐射场的相互作用通过SolarLoad模型和离散坐标模型(DiscreteOrdinate,DO)描述。基于DPM方法对内循环流化床内稀疏颗粒流动和传热过程进行数值模拟,分析了稀疏颗粒在接收器内的宏观运动以及颗粒运动特性对温度场的影响,对比

3、分析了不同气体质量流量下的颗粒运动和传热特性。得出在气体进口流量增大时,颗粒和气体在接收器内的再循环特性增强,传热效果也增强。传热介质的热传递系数和颗粒的吸收系数随颗粒体积分数增加而增加。基于DDPM-DEM方法对双腔式内循环流化床接收器内的稠密颗粒运动和传热过程进行数值模拟,模型中考虑了颗粒的流动、碰撞和传热作用。分析了稠密颗粒在该接收器内的流动特性,以及稠密颗粒循环流对传热效果的影响。得出稠密颗粒内循环流动可以增强接收器列颗粒与气体之间的热传递效果,同时接收器内的温度分布也更加的均匀,颗粒温度和气体温度得到很大提高,分别达到1400K和1200K。