依托高楼的太阳能热气流电站系统的CFD模拟.pdfVIP

第 25卷第 2 期 热 能 动 力 工 程 Vo l. 25,No. 2 　 20 10年 3 月 JOURNAL OF EN GIN EER IN G FOR TH ERMAL EN ER GY AND POW ER M ar. , 20 10 　 新能源动力技术 文章编号 : 100 1 - 2060 (20 10) 02 - 0226 - 04 依托高楼的太阳能热气流电站系统的 CFD 模拟 周 　艳 ,李洁浩 ,李庆领 (青岛科技大学 机电工程学院 , 山东 青岛 266042 ) 摘 　要 :设计了一种依托高楼的太阳能热气流电站 ,建立了 城市地区不适用 ,这就大大限制了太阳能热气流发 相应的数学模型 。利用 F luen t软件对该系统的流场及温度 电技术的应用范围。为了扩大太阳能热气流发电技 场进行了数值模拟 ,并对电站结构进行了优化设计 。模拟结 术的应用领域 ,研究设计了一种依托高楼而建的新 果表明:随着烟囱高度的增加 ,烟囱内气流的温度不断上升 , 型太阳能热气流电站 。 在出口处由于回流的影响温度稍有下降 ,气流速度不断增 大 ,气流的压力分布先减小后增加 。由于平板集热器的加热 1　依托高楼的太阳能热气流电站装置 作用使烟囱内气流的温度分布不均匀 ,设计中可将平板型储 热器换为带有肋片扩展表面的储热器 ,并对烟囱与扩压管联 接处采用流线形联接进行过渡 , 以减少此处的流动阻力 。同 图 1为依托高楼而建的新型太阳能热气流电站 时 ,设计一个收缩型的烟囱出口, 以保证电站系统产生较大 结构 。 的抽力 ,从而提高电站系统的能量转换率 。 关 键 词 :太阳能热气流电站 ;流场 ; CFD ;烟囱高度 ;优化 设计 中图分类号 : TM 615; O354　　　文献标识码 : A 引　言 能源是国民经济发展的重要基础 ,也是人们生 产和生活的重要物质基础保障 ,但随着我国经济的 持续快速发展 ,能源问题已经成为制约经济与社会 发展的 “瓶颈 ”之一 。由德国施莱德教授在 1978年 提出的太阳能热气流发电技术其发电成本低 、不需 冷却水 、设计简单 ,施工方法和建筑材料均可在当地 获得 、电站系统仅涡轮机 、传动装置和发电机是电站 图 1　依托高楼的太阳能热气流电站结构示意图 的运动部分 ,运行非常可靠 ,不需燃料等优点 ,被许 多能源专家看好 [ 1～3 ] 。 在图 1所示的模型中 ,各部件的材料选择如表 但原始结构的太阳能热气流发电技术至今仍没 1所示 。 有被广泛应用 ,主要因为该技术存在以下缺点 :集热 这种新型太阳能热气流电站主要由内涂选择性 棚很容易被尘土盖上 ,不易清洗 , 易被破坏 ;超高烟 ( 吸收涂层的透明材料 图 1 中的烟囱外墙与选择性 囱存在防风防震安全问题 ;大结构涡轮发电机组在 ) [ 4 ～5 ] 吸收涂层与储热层合称为集热器 依托高楼向阳墙 经济上不合算 ;另