太陽能熱發(fā)電用斯特林發(fā)動機回熱器的模擬研究.pdf

1、隨著能源問題的日益嚴峻，太陽能等可再生能源越來越受到人們的關注。碟式熱發(fā)電系統(tǒng)由于具有獨特的優(yōu)勢成為太陽能利用最有潛力的方式之一，斯特林發(fā)動機是碟式熱發(fā)電系統(tǒng)中的關鍵部件，而回熱器是斯特林發(fā)動機中的核心部分，回熱器的性能好壞直接影響到碟式熱發(fā)電系統(tǒng)的效率。 本文針對高效斯特林發(fā)動機回熱器進行了系統(tǒng)研究。首先對斯特林發(fā)動機的幾種分析方法進行了闡述和比較，不論是施密特分析法還是馬提尼分析法都是在理想假設的基礎上進行分析，與實際斯特林

2、發(fā)動機尚有很大差距。本文應用實用等溫分析法對斯特林發(fā)動機進行分析，在此基礎上對斯特林發(fā)動機回熱器進行了理論分析和數(shù)學描述。 在理論分析的基礎上，針對斯特林發(fā)動機實際模型進行了仿真模擬，模擬使用FLUENT動網(wǎng)格模型，并應用多孔介質(zhì)理論對回熱器實際工作過程做了模擬分析。分析表明，回熱器的溫度變化呈正弦(或余弦)變化，并在熱腔和冷腔之間建立線性溫度梯度。 其次，使用單吹法對熱吹風期內(nèi)回熱器的傳熱和流動進行數(shù)值模擬，并分別對影

3、響回熱器性能的主要因素－孔隙率、材質(zhì)以及工質(zhì)進行了分析比較。經(jīng)過模擬發(fā)現(xiàn)：孔隙率增大，回熱器升溫快，穩(wěn)定時間短，壓降減小，但是蓄熱能力差；材質(zhì)方面，陶瓷為填料的回熱器穩(wěn)定最快，升溫過程中溫度梯度最大，但是蓄熱能力最差，而銅為填料時，穩(wěn)定時間最長，升溫過程中溫度梯度最小，基體的軸向?qū)崦黠@，不銹鋼次之；氫氣為流動工質(zhì)時，回熱器穩(wěn)定最快，換熱性能最好，氦氣次之，空氣最差，在相同功率的情況下，氫氣的壓降最小，氦氣次之，空氣壓降最大，但是氫氣為