太阳能甲醇分解吸收-反应器研制与实验研究

利用中温太阳能为甲醇分解的吸热反应供热,可以将中温太阳能转化为合成气燃料的化学能,同时提高燃料热值和太阳能的可用性,还可以实现太阳能与化石燃料的互补.本研究提出了太阳能热化学系统的一体化设计原则,建立了综合考虑太阳能集热、反应动力学和反应器结构参数的太阳能甲醇分解反应器的理论分析模型,并首次研制了5 kW热功率的抛物槽式太阳能甲醇分解一体化实验装置.太阳能甲醇分解的实验结果表明太阳能集热器可以为甲醇分解提供200～300 ℃的反应温度,在辐照300～800 W/m2,甲醇进料量为0.5～4l/h条件下,甲醇转化率可以达到50%～95%,投射到吸收-反应器上的太阳能转换为燃料化学能的效率可以达到30%～60%,具有良好的甲醇分解和太阳能转换性能.研制的实验装置体现了一体化设计特征,同时理论分析结果与实验结果也具有很好的一致性.本文研究成果将为开拓太阳能与化石能源互补的能量系统提供理论支撑和实验数据.     

太阳能与冷热电联产系统集成

本文研究太阳能与冷热电联产系统集成,增加槽式太阳能集热器,利用中低温太阳能.在相对节能率的基础上提出全年相对节能率,并采用全年相对节能率评价新系统,用以确定最佳太阳能集热器面积.用软件Aspen Plus模拟流程,装机容量275 kW时,太阳能集热器面积增加,新系统的全年相对节能率先增加后减少,最大全年节能率值为32.7%,而常规系统的全年节能率为30.7%,新系统较常规系统的全年节能率相对提高了6.5%,最佳太阳能集热面积为350 m2.对于不同装机容量,设计最佳太阳能集热器面积;对于同一装机容量,讨论太阳辐射强度及日照时间对最佳太阳能集热面积的影响.     

烟气型吸收式制冷机的变工况特性研究

基于分布式冷热电联产系统变工况运行的实际需要,建立了烟气型双效溴化锂吸收式制冷机的变工况模型。制冷机变工况模拟计算时,保持浓溶液流量及换热系数(高压发生器除外)不变,得到了烟气进口温度、烟气流量及冷却水进口温度变化时的制冷机各重要性能参数曲线,发现当烟气流量低于50%时,COP下降较快,冷却水进口温度降低时有利于制冷机运行,但是要注意防止浓溶液结晶。制冷机额定工况模拟计算时,与已有文献进行对比,验证模型的可靠性。     

抛物槽式太阳能集热器集热实验及模拟研究

本文采用真空集热管在抛物槽式太阳能平台上进行了实验研究,传热工质为YD300型合成导热油。实验测定了该集热管的散热损失,并数值模拟了吸热管表面的能流密度分布。以此为边界条件研究了该集热管的换热性能。结果表明,循环工质温度和环境温度之差为180℃时,散热损失为220 W/m;该集热器吸热管表面圆周方向能流分布集中,流量对温度分布影响较大,当太阳直射辐照为1000 W/m~2,导热油温度为200℃,流量为0.5 kg/s时,吸热管圆周方向最大温差50℃左右,当流量增加到2.0 kg/s时,最大温差减小到20℃左右。     

太阳能与甲醇热化学互补的分布式能源系统研究

本文提出一种基于中低温太阳能与甲醇热化学互补的分布式冷热电供能系统。基于热力学基本定律,对系统作了能量平衡分析和(火用)平衡分析,探讨了变太阳辐照下系统的热力性能和储气蓄能的变化特性规律。结果表明:设计工况下,系统的一次能源效率达89.36%,(火用)效率达到47.10%,太阳直射辐照强度从500 W/m~2变化到900 W/m~2时,系统一次能源效率和冷、热、电功率输出保持稳定。本文的研究成果为高效利用中低温太阳能热化学技术与分布式冷热电能源系统集成技术提供了新途径。     

太阳能甲醇分解能量转换机理实验研究

本文通过太阳能分解甲醇燃料实验,来研究太阳能与化石燃料互补的能源利用系统的能量转换新机理,揭示减少燃料化学能释放过程(火用)损失和提升太阳热能品位的本质,并得到基于实验的量化依据。实验研究了反应过程能量品位关联机理和效果,并揭示了主要因素影响规律。太阳热能温度的升高,有利于分解反应的进行,但温度过高会负面影响品位提升的效果,260℃左右是较合理的;与太阳能甲醇分解反应装置规模对应的进料量条件是影响能量转换过程的关键因素,也将影响太阳热能品位提升效果。研究成果将为开拓太阳能与化石能源互补的能量系统提供理论支撑和实验数据。     

太阳能甲醇重整制氢-发电联产系统

基于不同用能系统整合和能的综合梯级利用思路,研究提出一种新颖的太阳能甲醇重整制氢-发电联产系统.将太阳能甲醇重整制氢与发电有机整合,不仅合理地利用中低温太阳能,同时实现甲醇重整制氢弛放气的综合利用.新的联产系统具有优良的热力性能,化石能源的相对节能率达到29%,制氢单位能耗降低为0.85 GJ/GJ-H2.研究表明,减小能量转化传递过程的品位差和合理利用太阳能热是系统节能的关键所在.研究成果将为太阳能多功能能源系统发展提供新方案与新思路.     

30m~2槽式太阳能集热器性能模拟研究

本文针对30 m~2槽式太阳能集热试验装置,对太阳能集热器的性能进行了模拟。分析了太阳能集热器光热转化过程,建立了太阳能能量转换与传递模型,并开发了模拟计算程序,研究了集热器关键结构参数和运行参数对集热性能的影响规律。具体考察了太阳辐照强度、工质流量、环境风速、吸热管管径等对集热效率的影响。结果表明:太阳能集热器的集热效率随太阳辐照强度的增加而增大,随工质流量的增加而增大,存在最佳的吸热管管径使得集热效率最大。研究结果将为太阳能集热器的设计提供参考依据。     

基于太阳能甲醇分解的冷热电联产系统

本文从太阳能与化石能源综合互补利用的思路出发,将中低温太阳能利用与冷热电联产系统有机结合,研究提出了一种太阳能甲醇分解冷热电联产系统.该联产系统能够提高现有太阳能系统在中低温范围内的能源利用效率,并能部分替代化石能源.(火用)分析表明,系统节能关键在于太阳能供热甲醇分解过程有效减少了燃烧过程能量损失.本文的研究可为太阳能系统的发展及化石能源的替代提供新的思路.     

抛物槽式太阳能蒸汽发生系统研究

针对600m2抛物槽式太阳能试验台,建立了太阳能蒸汽发生系统的数学模型,开展了模拟研究,并验证了集热场模型的正确性.研究了太阳直射辐射、入射角等因素对系统性能的影响,分析了系统动态特性,利用图像分析(EUD)方法分析了系统的能量转化过程.结果表明,系统集热效率在高温段下降程度加剧;集热效率随太阳入射角的增大而越小,入射...