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

论文摘要

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。

论文目录

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