《太陽能熱發電用固體顆粒式空氣吸熱器內傳熱機理研究》是依託中國科學院電工研究所，由白鳳武擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：太陽能熱發電用固體顆粒式空氣吸熱器內傳熱機理研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：白鳳武
- 依託單位：中國科學院電工研究所
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
以流動的耐高溫固體顆粒作為吸熱材料是解決目前容積式空氣吸熱器高溫易於毀壞的重要手段，深入研究非均勻非穩定的高倍聚聚太陽輻射能流加熱條件下固體顆粒式空氣吸熱器內傳熱機理具有重要意義。本課題將細緻研究固體顆粒的輻射特性, 確定Mie散射理論及其他近似算法的適用範圍和條件，積累基礎數據；開展固體顆粒流化床式和下落式兩種典型空氣吸熱器內聚光輻射能的傳播、固體顆粒高溫輻射與傳遞、空氣與固體顆粒間對流換熱等多過程耦合傳熱的數學物理模型及求解方法研究，並研製小型吸熱器在太陽爐聚光系統和1MW塔式太陽能熱發電站中做大量實驗驗證模型和算法的正確性。進行大量數值模擬揭示固體顆粒特性、氣固兩相流動特徵等參數對固體顆粒空氣吸熱器熱性能的影響機理。並以此為基礎，數值模擬固體顆粒式空氣吸熱器套用於塔式太陽能熱發電站的熱性能，為固體顆粒式空氣吸熱器大規模套用提供堅實理論基礎。
結題摘要
本項目針對固體顆粒式空氣吸熱器內流動與傳熱的關鍵科學問題開展研究，涉及太陽能聚光、輻射傳遞、對流換熱等多個學科領域，該項目的研究對促進相關學科發展具有一定的理論意義和實用價值。 本項目的主要工作包括： （1）從單個固體顆粒在聚光輻射能流加熱條件的下落過程吸熱與換熱規律，建立了完備的流動與換熱過程數學物理模擬，模擬了不同直徑的固體顆粒在相同條件下自由下落過程,分析了固體顆粒直徑、固體顆粒熱物理性能參數、加熱能流密度等因素對輻射損失和對流損失的影響機制,獲得了固體顆粒達到最終溫度與下落距離間的相互影響規律。 （2）針對石英管束式固體顆粒空氣吸熱器內的輻射傳遞與空氣換熱特性，建立了高倍聚集太陽輻射能流加熱條件下的顆粒吸熱、輻射傳遞與固體顆粒與空氣間換熱過程的理論模型，獲得了主要參數對顆粒流動過程和出口空氣溫度的影響規律，研製了室內冷態流化與太陽能聚光的熱態實驗系統，獲得了太陽法向直射輻照度變化條件下該類型吸熱器的運行特性。 （3）針對單根石英管內下落式固體顆粒吸熱器內的輻射傳遞與換熱特性研究，建立了完備的數值模擬模型，研製了單根石英管內下落式固體顆粒吸熱器的冷態實驗平台，掌握了主要參數對吸熱器流動性能的影響特性。研製了太陽爐加熱的單根石英管內下落式固體顆粒吸熱器的熱性能實驗系統，獲得了粒徑0.5 mm和1mm碳化矽顆粒吸熱器的動態傳熱特性。
