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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