地热发电系统中流动特性的研究

【摘要】：为了减少大气污染和能源的浪费,开发洁净的可再生能源成了可持续发展的迫切需要,本文以回收地热热源为目的,开展了地热发电系统的研究。 文中选取了氟利昂11( R1 1)作为循环工质,确定并介绍了了以朗肯循环系统作为地热发电系统。在此基础上,以热力学和流体力学为主要理论,对系统的发电模型的运行参数进行计算,得出了运行参数值随流量的变化关系。 本论文对蒸发器循环工质的相变流场进行了数值模拟,采用二维轴对称的流体体积函数(VOF)模型来模拟蒸发器内部的稳态物理过程,对CFD商业计算软件FLUENT进行二次开发,通过自定义函数UDF嵌入模拟出液( R1 1)在蒸发器内部蒸发的物理过程,模型综合考虑了蒸发器中相变与流动传热情况,跟踪气液相界面的位置。得到了系统在不同热负荷的情况下运行的温度场、速度场、压力场的分布图像以及液相体积分数的变化曲线,计算结果对蒸发器的设计具有指导作用。数值计算结果表明在一定的热负荷下,蒸发器处于带状蒸发状态,温度场、液相体积分数场、密度场有清晰的分界面来隔开液相区、两相区和蒸汽区。 本论文进行了地热发电系统的试验研究,介绍了循环系统的主要部件。得出涡轮机进出口压差与发电功率之间的关系。 【关键词】：地热发电 蒸发器 相变 VOF
【学位授予单位】：哈尔滨理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TM616
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-14
• 1.1 国内外地热发电发展概况10-13
• 1.2 论文研究内容和课题意义13-14
• 第2章 地热发电系统及主要参数计算14-22
• 2.1 地热发电系统的工质选择14
• 2.2 地热发电系统中的热力关系14-16
• 2.3 地热发电系统运行参数的计算16-21
• 2.3.1 四个特征点的状态参数确定16-17
• 2.3.2 运行参数计算17-21
• 2.4 本章小结21-22
• 第3章 蒸发器内工质流动特性数值模拟22-32
• 3.1 蒸发过程的数值计算22-24
• 3.1.1 流场控制方程22
• 3.1.2 VOF 方程（流体体积函数方程）22-23
• 3.1.3 用户自定义函数UDF（User-Defined Function）23-24
• 3.2 简化及边界条件24
• 3.3 蒸发过程的数值模拟结果和分析24-31
• 3.4 本章小结31-32
• 第4章 地热发电系统的实验研究32-39
• 4.1 实验系统32-36
• 4.1.1 主体部分33-36
• 4.2 实验结果36-38
• 4.3 本章小结38-39
• 结论39-40
• 参考文献40-43
• 附录A R11 的热力性能43-44
• 附录B UDF 自定函数程序44-47
• 攻读学位期间发表的学术论文47-48
• 致谢48

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