CPC太阳能集热器的性能研究及凝结水辅助加热系统的分析
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太阳能作为一种取之不尽、用之不绝的可再生能源,将会在未来的能源替代中处于重要的地位。太阳能集热器是太阳能热利用系统的关键部件。复合抛物面型太阳能集热器是一种应用于中温领域的集热器,运行时不需要跟踪装置,有更广阔的应用前景。本文对CR-CPC型太阳能集热器和FHR-CPC型太阳能集热器的性能进行了分析,并研究了太阳能集热器在电厂回热系统中的应用。本文首先分析了太阳的运行规律和确定辐射的各种参数,建立了太阳辐射计算模型,计算出了西部城市兰州一年四个典型日各时刻的太阳辐射强度,给出了两种集热器的参数方程,对集热器的构造进行了分析;利用光学软件TracePro对两种集热器内部的光线进行了追踪,分别得到了一年四个典型日各时刻集热器内部的光线路径图和集热器吸收体上的能流密度分布图,对其进行了比较,结果表明CR-CPC型太阳能集热器的集热性能优于FHR-CPC型太阳能集热器。分析了CR-CPC型太阳能集热器内部的传热过程,给出了集热器瞬时集热效率的表达式;利用Fluent软件模拟研究了集热器内部的温度分布以及对集热器流动工质出口温度影响的各种因素。将CR-CPC型太阳能集热器应用在发电机组的回热系统上。通过理论分析,研究了太阳能集热器辅助加热凝结水的方法,以300MW机组为实例建立了太阳能辅助加热凝结水的系统,部分替代回热系统的低压抽汽加热。分析计算了原始工况机组的热力系统参数和热经济性指标,研究了辅助加热系统的热经济性;对太阳能辅助加热系统的节能减排进行了分析。本文为太阳能在电厂回热系统中的应用提供了一定的借鉴,具有一定的工程实践意义。
致谢 | 第5-6页 |
中文摘要 | 第6-7页 |
ABSTRACT | 第7-8页 |
目录 | 第9-12页 |
1 绪论 | 第12-24页 |
1.1 课题研究背景 | 第12-17页 |
1.1.1 能源危机 | 第12页 |
1.1.2 太阳能利用的重要意义 | 第12-14页 |
1.1.3 太阳能利用状况 | 第14页 |
1.1.4 太阳能集热器 | 第14-17页 |
1.2 国内外研究现状 | 第17-21页 |
1.3 本文的主要研究内容 | 第21-24页 |
2 太阳辐射的基本概念与辐射强度计算 | 第24-34页 |
2.1 太阳常数 | 第24-25页 |
2.2 太阳角 | 第25-29页 |
2.2.1 赤纬角 | 第26页 |
2.2.2 时角 | 第26-27页 |
2.2.3 太阳高度角 | 第27页 |
2.2.4 太阳方位角 | 第27-28页 |
2.2.5 太阳光入射角 | 第28-29页 |
2.3 太阳辐射强度 | 第29-31页 |
2.3.1 大气层外水平面上的太阳辐射 | 第29页 |
2.3.2 地表水平面上太阳辐射 | 第29-30页 |
2.3.3 地表倾斜面上的太阳辐射 | 第30-31页 |
2.4 兰州太阳辐射强度计算 | 第31-33页 |
本章小结 | 第33-34页 |
3 集热器的结构以及光学性能 | 第34-64页 |
3.1 太阳能集热器结构 | 第34-39页 |
3.1.1 CR-CPC型太阳能集热器 | 第34-36页 |
3.1.2 FHR-CPC型太阳能集热器 | 第36-37页 |
3.1.3 集热器的构造 | 第37-39页 |
3.2 太阳能集热器的光学性能分析 | 第39-59页 |
3.2.1 TracePro软件简介 | 第39页 |
3.2.2 Monte Carlo光线追迹法原理 | 第39-40页 |
3.2.3 计算模型 | 第40-44页 |
3.2.4 光学路径分析 | 第44-49页 |
3.2.5 能流密度分析 | 第49-59页 |
3.3 CR-CPC型集热器的集热效率 | 第59-62页 |
3.3.1 光学效率 | 第60页 |
3.3.2 集热效率 | 第60-62页 |
3.3.3 集热量的计算 | 第62页 |
本章小结 | 第62-64页 |
4 CR-CPC型集热器的模拟分析 | 第64-74页 |
4.1 FLUENT软件 | 第64-67页 |
4.1.1 辐射模型 | 第65页 |
4.1.2 模型选取 | 第65-66页 |
4.1.3 太阳加载模型 | 第66-67页 |
4.1.4 太阳计算器 | 第67页 |
4.2 FLUENT模拟分析 | 第67-69页 |
4.2.1 计算步骤 | 第67-68页 |
4.2.2 结果分析 | 第68-69页 |
4.3 出口温度影响因素 | 第69-72页 |
本章小结 | 第72-74页 |
5 太阳能集热器辅助加热系统 | 第74-86页 |
5.1 机组简介 | 第74-77页 |
5.2 辅助加热方案 | 第77-78页 |
5.3 集热器面积 | 第78-79页 |
5.4 集热器连接方式 | 第79-80页 |
5.5 集热器的倾斜角度 | 第80页 |
5.6 热经济性分析 | 第80-84页 |
5.7 环保效益 | 第84-85页 |
本章小结 | 第85-86页 |
6 总结与展望 | 第86-88页 |
6.1 总结 | 第86-87页 |
6.2 展望 | 第87-88页 |
参考文献 | 第88-91页 |
作者简介 | 第91-93页 |
学位论文数据集 | 第93页 |
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