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

【摘要】： 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。 【关键词】：CPC太阳能集热器 TracePro 光学性能 辅助加热系统 热经济性
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TK515
【目录】：

• 致谢5-6
• 中文摘要6-7
• ABSTRACT7-9
• 目录9-12
• 1 绪论12-24
• 1.1 课题研究背景12-17
• 1.1.1 能源危机12
• 1.1.2 太阳能利用的重要意义12-14
• 1.1.3 太阳能利用状况14
• 1.1.4 太阳能集热器14-17
• 1.2 国内外研究现状17-21
• 1.3 本文的主要研究内容21-24
• 2 太阳辐射的基本概念与辐射强度计算24-34
• 2.1 太阳常数24-25
• 2.2 太阳角25-29
• 2.2.1 赤纬角26
• 2.2.2 时角26-27
• 2.2.3 太阳高度角27
• 2.2.4 太阳方位角27-28
• 2.2.5 太阳光入射角28-29
• 2.3 太阳辐射强度29-31
• 2.3.1 大气层外水平面上的太阳辐射29
• 2.3.2 地表水平面上太阳辐射29-30
• 2.3.3 地表倾斜面上的太阳辐射30-31
• 2.4 兰州太阳辐射强度计算31-33
• 本章小结33-34
• 3 集热器的结构以及光学性能34-64
• 3.1 太阳能集热器结构34-39
• 3.1.1 CR-CPC型太阳能集热器34-36
• 3.1.2 FHR-CPC型太阳能集热器36-37
• 3.1.3 集热器的构造37-39
• 3.2 太阳能集热器的光学性能分析39-59
• 3.2.1 TracePro软件简介39
• 3.2.2 Monte Carlo光线追迹法原理39-40
• 3.2.3 计算模型40-44
• 3.2.4 光学路径分析44-49
• 3.2.5 能流密度分析49-59
• 3.3 CR-CPC型集热器的集热效率59-62
• 3.3.1 光学效率60
• 3.3.2 集热效率60-62
• 3.3.3 集热量的计算62
• 本章小结62-64
• 4 CR-CPC型集热器的模拟分析64-74
• 4.1 FLUENT软件64-67
• 4.1.1 辐射模型65
• 4.1.2 模型选取65-66
• 4.1.3 太阳加载模型66-67
• 4.1.4 太阳计算器67
• 4.2 FLUENT模拟分析67-69
• 4.2.1 计算步骤67-68
• 4.2.2 结果分析68-69
• 4.3 出口温度影响因素69-72
• 本章小结72-74
• 5 太阳能集热器辅助加热系统74-86
• 5.1 机组简介74-77
• 5.2 辅助加热方案77-78
• 5.3 集热器面积78-79
• 5.4 集热器连接方式79-80
• 5.5 集热器的倾斜角度80
• 5.6 热经济性分析80-84
• 5.7 环保效益84-85
• 本章小结85-86
• 6 总结与展望86-88
• 6.1 总结86-87
• 6.2 展望87-88
• 参考文献88-91
• 作者简介91-93
• 学位论文数据集93

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