系统优化设计讲义.pptVIP

* * * * * * * * * * 内部必威体育官网网址 益科博能源 提供高效，经济，环保的能源 系统优化设计 益科博三亚试验系统现场照片 益科博上海张江试验基地现场 * 原设计方案 * 新设计方案 * 方案简述 设计目的：提高系统的光热转换效率（主要以降低系统的工作 温度为主，在不违背热力学第二定律的基础上， 尽 可能实现能级的梯度利用。） 优化角度：①模块内进行优化（管路设计，热靶设计，保温设计等） ②系统运行集成方面的优化（能量梯度利用，最优循环） * 模块内优化 优化措施：① 管路优化 管路长度/m 保温形式 汇流母管管径 以前方案 13 绝热材料复合保温 同一管径 优化方案 4 真空保温 变径管径 备注 结构做了调整 单位长度流阻不变 管径优化理论基础 沿程阻力损失h(m) 单位长度沿程阻力压降Δp（pa/m） 克服单位管程流阻所需电功耗Pe（w/m） 克服单位管程流阻所需热功耗Ph（w/m）(假设热电转换效率40%) 汇流母管管径理论设计 * 模块外循环优化 优化措施： ② 循环优化 循环方式 优点 缺点 以前方案 一个循环，由于热力学第二定律的原因，回油温度受限于饱和蒸汽的温度(为了确保汽轮机的发电效率，此温度一般很高，决定主蒸汽压力)。 所需导热油的流量大，温差大，对换热设备的初始投资较少。 回油温度高，光热转换效率低，泵功耗大。 优化方案 三个循环，过冷，饱和，过热段分别加热，并以最优的热源进行匹配，基本遵循显然和显热交换，潜热和潜热交换。 所需循环导热油量少，回油温度低，光热转换效率高，泵功耗小。 初始设备投资大，设备复杂。 对单台光热转换效率影响 注：上图中的数据均是在相同的保温层厚度（δ=5cm）下得到的结果， 如果是复合保温，则总厚度一致。 光热转换效率理论与实验比较 管路热损理论计算 ①管路热阻网络图 R1 R2 R3 T T1 T2 T3 以包有保温层的碳钢管为例： R1为碳钢管的热阻 ，可表示成： R2为保温材料的热阻， 可表示成： R3为与环境的对流换热热阻，可表示成： 保温管外表面温度可以根据上式推导得出： 保温管的对流换热量计算如下： 管路热损理论计算 热靶的导热热损 导热计算公式： 符号 名称意义 数值 单位 保温材料的导热系数 / w/（m·k） 腔体外表面积 0.1351 m2 腔体内表面积 0.1053 m2 保温层厚度 0.03 m 腔体内壁平均温度 / ℃ 环境温度 25 ℃ * 对流热损计算公式： 热靶的对流热损 符号 名称意义 数值 单位 采光口面积 0.0216 m2 环境温度 25 ℃ 对流换热系数 / w/(m2·k) 屏蔽玻璃板的温度 / ℃ * 辐射热损计算公式： 热靶的辐射热损 符号 名称意义 数值 单位 腔体内壁温度 / ℃ 环境温度 25 ℃ 有效发射率 0.99 / σ 斯特番-波尔兹曼常量 5.67*10-8 w/(m2·k4) 采光口面积 0.0216 m2 * 光热转换效率计算 其中： 仅为温度的函数 为N台的平均热损 * 设计工况下各项热损 输入总能量（w） 热靶导热热损（w） 热靶对流热损（w） 热靶辐射热损（w） 管路热损（w） 总热损耗（w） 光损（w） 总损耗（w） 光热转换效率（%） 2740 28.88 66.8 101.25 309.1 506 370 876 68.0 各项损失占输入能量的百分比（%） 1.05 2.44 3.70 11.3 18.5 13.5 32 注：设计温度218 ~330 ℃ * * * * * * * * * * * * * * * * 内部必威体育官网网址 * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * *