大功率太陽能斯特林熱機流阻特性及結構優(yōu)化研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、太陽能斯特林熱機是以氣體為工質的原動機,同時也是碟式光熱太陽能發(fā)電系統(tǒng)的核心部件之一,它擔負著能量由“熱”轉換至“電”的重要任務。熱機內流阻特性影響其功率性能,研究熱機內部工質通過流道的壓降與結構設計和運行參數(shù)的關系具有重要意義。本文以大功率太陽能雙作用斯特林熱機為對象,圍繞熱機工質的流阻特性和數(shù)值模擬進行了深入研究。
  本文通過對大功率太陽能斯特林發(fā)動機功率組成情況的討論,著重分析了對功率有較大影響的熱交換器系統(tǒng)、活塞-氣缸系

2、統(tǒng)的結構組成,定性分析了其內工質流阻及其流動特性;隨后,根據(jù)流體動力學理論和斯特林循環(huán)原理,分別建立了熱交換器中回熱器、冷卻器及加熱器和活塞-氣缸系統(tǒng)內流阻損失數(shù)學模型,確定了數(shù)值模擬所需工況及參數(shù),并基于MATLAB計算環(huán)境,以湘電集團25kW斯特林熱機為實例,對其內部工質流阻情況進行了深入分析,得到了各參數(shù)與壓力降變化間的規(guī)律關系;最后,針對影響斯特林熱機流阻特性的活塞與回熱器兩個關鍵結構,以效率最優(yōu)為目標,對回熱器和活塞結構進行了

3、參數(shù)優(yōu)化。
  研究結果表明:25kW斯特林機熱交換器中,回熱器、冷卻器和加熱器功率損失分別占總功率損失的65.5%、19%和15.5%;回熱器內流阻損失隨絲網(wǎng)目數(shù)增大而增大,隨絲網(wǎng)孔隙率增大而減小,且小長徑比結構回熱器有利于減小流阻;冷卻器和加熱器內工質流阻與管長呈正相關趨勢,但受管長變化影響并不明顯,而這種損失隨管徑的增加而減小,且管徑越小流阻損的增幅越明顯;熱機工作時,活塞密封環(huán)處兩端壓差與流過其流量呈二次曲線關系;而靜態(tài)時

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