塔式太阳能热发电吸热器技术研究进展

近年来,塔式太阳能热发电技术得到了迅猛发展,大量实验和运行数据充分证明了其技术可行性和商业应用前景.文中较系统的回顾了塔式太阳能热发电系统吸热器技术的发展历程及现状,对应用较为广泛的熔盐吸热器、空气吸热器及水/蒸汽吸热器作了详细的分析,并展望了我国开展塔武太阳能热发电应用研究的发展方向.     

太阳能腔式吸热器自然对流热损的数值研究

腔式吸热器是碟式太阳能热发电系统的一个重要组成部分,它的性能优劣直接影响到整个发电系统的效率。重点分析了腔式吸热器的自然对流热损,建立了6种典型腔式吸热器的二维模型,选用FLUENT6.3计算了在开口直径为10cm,壁温为400℃,倾角α=0°条件下的6种腔式吸热器的内部自然对流热损失。计算和比较发现,球形吸热器的内部对流热损比其他5种吸热器平均低10%。通过计算球形吸热器在不同Aw/Al(内表面积/开口面积)和不同倾角下的对流热损大小,发现球形吸热器的对流热损随倾角的增大而显著减小,在α=0°(开口朝侧面)时最大,α=90°(开口垂直向下)时最小;计算得到球形吸热器的最佳Aw/Al值为8～10。     

聚合物水溶液基泡沫在多孔介质中非稳态流动的数值计算

在用幂律模式来描述聚合物水溶液基泡沫液相流变性的基础上,建立了聚合物水溶液基泡沫在多孔介质中一维非稳态流动的数学模型。给出了聚合物水溶液基泡沫在多孔介质中非稳态流动的数值计算方法;并以聚丙烯酰胺水溶液基泡沫为例,对其在Boise岩心中一维非稳态流动的压降、含液饱和度、流动泡沫平均密度分布以及压降与无因次注入时间的关系进行了数值计算与分析。     

多孔介质内部高强度传热的非傅里叶效应

通过对傅里叶方程和非傅里叶方程的比较,系统地分析了高强度干燥过程中,多孔介质内部超常传热的非傅里叶效应,得到了一些重要结论,即：在高强度干燥过程中,需要考虑由于热扰动的有限传播速度所引起的非傅里叶效应;当距离加热端足够远时,非傅里叶效应就变得不明显;随时间的增加,高热流密度干燥过程中需要考虑非傅里叶效应。     

复杂环境下太阳能腔式吸热器热损失计算

能源问题已经成为当前社会进步和经济发展的重要因素,而太阳能是解决能源和环境问题的一种有效途径。文中基于理论和实验的研究方法针对复杂环境下太阳能腔式吸热器的热损失进行计算。研究结果表明,热损失对于太阳能系统的效率有很重要的影响。研究结果也表明在入口水温和水质量流量保持不变的情况下,出口水温随着太阳辐射强度的增加而增加,几乎线性增加。文中的研究结果将为太阳能的高效利用提供基本参数和技术支持。     

碟式聚光太阳能热发电系统用腔式吸热器热性能分析

对集热系统中的平顶锥形腔式吸热器进行热性能分析及实验研究．计算给出了在各种温度下各项热损失所占的比重及吸热器的总体热效率、实验得出了加热功率与腔式吸热器热效率的关系，表明平顶锥形腔式吸热器具有较好的热性能。     

底部加热多孔介质内传热数值研究

为了研究底部加热多孔介质方腔内的自然对流传热,采用整体求解法对方腔内的温度场和流场进行了数值模拟计算,着重分析了瑞利数Ra对多孔介质方腔内自然对流换热特性的影响.计算结果表明:随着Ra数的逐渐增加,对流换热开始占主要作用,等温线变得扭曲;流线由逆时针单胞对流逐渐变化为正反两个双胞对流,流动出现分叉现象,温度场和流线相互对应.平均Nusselt也随之增大,换热效果得到增强.     

多孔介质反应器的数值模拟

利用专业的多物理场耦合软件(COSMOL Multiphysics)对多孔介质反应器模型内的不可压缩流场进行了仿真模拟,计算过程中采用软件中的自由和多孔介质流动和稀物质的传递内置模块,得到了多孔介质反应器内中各组分的浓度场﹑速度场及压力场分布。该模型验证了自由和多孔介质流体在固定床反应器中的耦合。利用后处理软件对计算结果进行分析,为其后期的工业开发提供了理论依据。     

第三类热湿传递边界条件下含湿多孔体的非稳态传热过程

建立了第三类热湿传递边界条件下含湿多孔体的非稳态热传导物理模型并数值求解。     

高温固液相变吸热器研究现状与发展

高温熔盐相变蓄热是空间站太阳能热动力发电系统的关键技术之一,吸热/蓄热器是其关键部件,它的传热性能直接影响到整个动力系统的性能。文中着重从结构设计方面介绍了近年来国内外空间太阳能动力装置吸热/蓄热器的研制情况,概括了研究中存在的主要问题并指明了今后高温固液相变吸热器研究及发展的方向。     

多孔介质强迫对流传热中粘性耗散的影响

分析了多孔介质强迫流动传热中粘性耗散的特点,建立了考虑粘性耗散作用的平行平板间多孔介质强迫流动传热模型,并进行了数值计算．考察了雷诺数Ｒｅ、修正的埃克特数Ｅｃ′、板间距与颗粒直径比Ｒｈ以及不同截面位置ｘ／ｈ处的影响．计算结果表明,多孔介质中粘性耗散的作用远大于不填充多孔介质时的粘性耗散的作用,并随着Ｒｅ、Ｅｃ′、Ｒｈ及ｘ／ｈ的增大而增大,有可能大到不再容许忽略的程度     

多孔介质中超临界压力CO2对流换热的实验研究

对超临界压力下CO2在颗粒直径为0．2～0．28mm的竖直烧结多孔介质圆管中的对流换热进行了实验研究．对热流密度、质量流量、入口压力及流动方向对对流换热规律的影响进行了研究，结果发现：准临界点附近CO2强烈的物性参数变化，尤其是定压比热的变化对对流换热的影响很大；对流换热系数随着流体局部平均温度的升高在准临界点附近达到最大；随着热流密度的增加，对流换热系数出现先增大后减小的趋势；质量流量越大，对流换热越强；流动方向对对流换热的影响不大；随着压力靠近临界压力，CO2的物性参数变化越来越剧烈，对流换热系数在准临界点附近也越来越大，但随着流体温度远离准临界点，压力对对流换热的影响逐渐减小．     

超临界压力流体在多孔介质内对流换热研究进展

超临界压力流体在多孔介质内的流动换热问题在动力工程、化学工程、航天航空等领域的应用非常广泛,它是超临界CO_2气冷堆、太阳能热发电系统、超临界压力流体对高温壁面的发汗冷却等工程设计优化的理论基础。分别从实验研究和数值模拟两个方面,详细阐述了多孔介质内超临界压力流体流动换热的研究进展,指出了准临界温度附近强烈物性变化、多孔结构迂曲流动通道、浮升力等因素对换热通道局部对流换热性能的影响规律是深入研究的关键问题。另外由于高温高压实验难度大、数据处理方法较复杂,多孔介质内超临界压力流体与固体骨架之间的内部对流换热系数实验研究非常少,致使局部非热平衡模型在多孔介质内超临界压力流体流动换热数值模拟的应用受到限制,因此同时加强超临界压力流体在多孔介质内流动传热的局部对流换热性能和内部对流换热性能研究,对于多孔介质结构传热性能评价和工业应用关键设备的设计优化具有指导意义。     

非饱和多孔介质热湿传输的一般数学模型

提出了非饱和多孔介质热湿传输的一般数学模型，此模型引入了在非饱和多孔介质中同时发生热质交换的多种传输机制，以使质量、动量和能量方程得到改进．引用由Ｗｈｉｔａｋｅｒ建立的体积平均法，讨论达西定律应用于非饱和多孔介质的限制．     

矩形闭合空间内多孔介质中自然对流传热研究

对底面恒温加热顶面恒温冷却、其它壁面绝热的矩形闭合空间内多孔介质中的自然对流传热问题,简化为二维模型进行数值计算和分析,在Ra≤300范围内,揭示了流场、温度场和换热效果随瑞利数(Ra)变化的特性,证实了从导热向自然对流开始过渡的第一临界瑞利数 Ra_c=40,给出了努谢尔特数(Nu)、瑞利数(Ra)和形状比(A)之间关系的理论计算公式和曲线。     

多孔介质蒸发制冷及传热传质性能的研究

本文论述了多孔窗自由蒸发制冷的基本原理与工作过程,建立了描述多孔填料床中物理量场关系的一维稳态数学模型.文中根据数值计算结果,预测了多孔窗的制冷与工作性能,得到了合理的设计尺寸,讨论了多孔窗空调在中国的应用前景.     

多孔介质墙体热湿传递实验测试研究

建筑围护结构中的热湿耦合传递规律研究对于了解其传热性能具有重要意义。本文利用大型人工环境舱搭建多层加气混凝土墙体测试实验平台,营造了符合三种典型气候的室外舱温湿度环境并随周期性变化,室内舱控制为空气调节下恒定温湿度条件,测试并记录了多层加气混凝土墙体表面及内部不同位置温湿度变化。墙内距离外表面20 mm处测点的相对湿度在夏热冬冷夏季特征气候下降低了7.88 %,在夏热冬冷冬季特征气候降低了4.11 %,在南海极端热湿特征气候下降低了5.76 %。结果表明热传递对湿传递促进的程度大于湿传递对热传递的作用,在高热、高湿的南海地区,热湿耦合作用对墙体热工性能的影响更大。     

考虑毛细滞后的未饱和多孔介质传热传质模型

本文从热湿迁移机理出发，通过在液相渗流中引入毛细滞后的影响，采用液相运动的最小梯度假设，建立了未饱和含湿多孔介质在考虑毛细滞后效应时传热传质的较普遍的模型理论．并对方程中的热湿迁移特性系数进行了分析，为进一步发展确定热湿迁移特性的有效实验方法提供了依据。     

多孔介质内部热质传递的等效耦合扩散模型

基于Whitaker的体积平均方程,在不附加任何新的假设的基础上,寻出一组关于液体饱和度、温度和气相压力的新支配方程,应用该方程组对微孔硅酸钙保温制品干燥过程进行了数值分析.在蒸发速率、平均含湿饱和度及温度变化方面,数值解与实验结果十分吻合.文中还提出了表面质流和表面局部蒸发的概念,根据这两者与外部传质的平衡与转换可以解释临界点出现的机理.