[00381922]太阳能喷射式发电系统的构建及其空气与低沸点工质的流动特性研究

针对太阳能烟囱发电效率低的问题，采用气液喷射方式实现太阳能的利用，以气液相变增大工质循环的密度差来提高热效率，为建立高效率太阳能热发电系统提出新的解决方案。 通过项目实施，完成系统的能源利用分析、部件特性评估、系统仿真与优化及试验研究工作。揭示出太阳能转变为电能的方式及其与能源效率关系的关键技术问题。在集热棚分析模型中，尝试辐射模型对光热转换的影响，计及辐射热损失；为全面衡量太阳能热发电系统的性能，建立可压缩瞬态模型。在以往简单的热平衡基础上，增加压力方程、理想气体状态方程，建立发电系统的一维可压缩瞬态模型，可方便地计算气流温度、压力、密度分布，依此求出的系统总压差的动态变化与文献实际测量值具有良好的一致性；建立太阳能喷射式发电系统各循环的能量方程，利用分析的方法，评估发电系统的能源利用率。系统以低沸点工质为工作介质，换热器的效率达到65%以上。揭示出整个系统的效率达到20%或更高，能源利用率较高；考察气液两相喷射器和液轮机结合的能量利用系统性能。表明将气液两相喷射器取代传统的工质泵所组成的系统具有较高的(火用)效率和热效率。气液两相喷射器和液轮机结合的能量利用系统在应用上具有较高的灵活性和机动性。居于实际循环喷射器扩压室出口压力与理想循环情况不同的考虑，提出利用压力系数来描述喷射器扩压室的工作效率。经比较，该压力系数能恰当描述喷射器扩压室的工作状况，且方便测量确定。 自行研制一种内置移动式测温测压装置，测量工质流态。该装置的移动测量单元密封于喷射器内，不需布置多个测点，测量结构简化，无泄露问题。对整个循环过程进行遗传算法的优化。选取数学模型的目标参数、变量和约束条件，综合考虑系统的经济性、系统性能和余热利用率，采用线性加权法构建系统的优化目标函数，建立了发电系统循环的优化数学模型。进行太阳能的热-电转换利用模型试验，在一定的条件下，系统的效率可以提高5%以上。