輔助加熱式太陽能熱氣流發(fā)電系統(tǒng)的模擬研究.pdf

1、由于社會的不斷進步以及經(jīng)濟的跨越式發(fā)展,因此對能源的需求趨勢也呈現(xiàn)出跨越式的增長,但是地球上儲存的石化資源卻是有限的,同時還伴隨著環(huán)境問題的日益嚴重,這使得社會經(jīng)濟對于新能源和可再生能源的需求越來越高。太陽能作為一種清潔能源已經(jīng)以各種各樣的形式被廣泛利用,而太陽能熱氣流發(fā)電系統(tǒng)是實現(xiàn)大規(guī)模開發(fā)和利用太陽能的一種新的途徑,是解決目前世界能源危機和環(huán)境危機的有效途徑之一。假設(shè)太陽能熱氣流發(fā)電技術(shù)成熟后,將為我國西部的開發(fā)提供用之不竭的電力能

2、源,進而可以推動我國太陽能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
　　太陽能熱氣流發(fā)電系統(tǒng)主要由導(dǎo)流塔囪、集熱棚、蓄熱層和渦輪發(fā)電機組等四個重要部件組成。運行過程是太陽輻射能被集熱棚內(nèi)的蓄熱體吸收,與此同時蓄熱體上表面與集熱棚內(nèi)的空氣進行熱交換,使集熱棚內(nèi)的空氣溫度升高,并匯聚到塔囪底部,在煙囪效應(yīng)的協(xié)助下,形成強烈的上升氣流推動塔囪底部的渦輪發(fā)電機組轉(zhuǎn)動,將動能轉(zhuǎn)化為機械能。
　　本文主要對內(nèi)蒙古烏海金沙沙漠太陽能熱氣流發(fā)電站進一步優(yōu)化,在其塔囪內(nèi)

3、部增加局部加熱部件,使其在不降低發(fā)電效率的前提下,降低塔囪的高度,達到節(jié)約初始投資成本的目的。并且應(yīng)用結(jié)構(gòu)網(wǎng)格和非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格組合的三維模型構(gòu)建此系統(tǒng)的物理模型,通過 FLUENT數(shù)值模擬軟件針對輔助加熱氣體的溫度、輔助加熱氣體的進氣量和輔助加熱的位置三個不同的變量進行模擬分析。研究優(yōu)化了輔助加熱式太陽能熱氣流發(fā)電系統(tǒng)的輔助加熱的位置,并且通過組合焓值的分析,為輔助加熱氣體的溫度和進氣量的確定提供了參考,得到了一些有意義的結(jié)論:①.輔助加熱

4、氣體焓值的變化,對塔囪內(nèi)的速度場有一定的影響。當(dāng)輔助加熱位置為45m時,組合焓值變化為50×103～90×103 kJ/s時,塔囪底部平均速度比無輔助加熱時增大了52％~80％,并且輔助加熱的位置每降低10m,塔囪底部相對速度增加的百分比就會大約提高7％～15％,所以提高了塔囪的抽吸能力。②.當(dāng)輔助加熱的位置不變時,通入塔囪內(nèi)部的氣體焓值有一個最優(yōu)區(qū)間,可以使塔囪底部動能的增加達到一個最優(yōu)值。當(dāng)輔助加熱的位置降低時,最優(yōu)的焓值區(qū)間和輔助