本发明专利技术公开了属于太阳能热利用的技术领域的一种改善槽式太阳能热发电系统集热器并联管道间流量分配均匀性的方法，本方法根据槽式太阳能热发电系统中直接蒸汽发生系统的结构特点，建立具有相同进出口联箱的并联管道物理模型和单根管内单相区和两相区流动的压降计算模型；计算单根管道内的沿程压降，得到压降随流量大小的变化关系曲线，并通过双管分析，判断造成流量分配不均的原因；分别在各并联分支管入口未受热处安装节流管圈，节流管通径的大小由具体运行条件决定。本发明专利技术由于加装节流管圈而导致流动阻力特性的改变，抵消了气液两相区因蒸汽的产生所造成的压增，实现了流量的均匀分配，该装置安全性高，结构简单，造价低廉，实用性强。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了属于太阳能热利用的
的一种改善槽式太阳能热发电系统集热器并联管道间流量分配均匀性的方法，本方法根据槽式太阳能热发电系统中直接蒸汽发生系统的结构特点，建立具有相同进出口联箱的并联管道物理模型和单根管内单相区和两相区流动的压降计算模型；计算单根管道内的沿程压降，得到压降随流量大小的变化关系曲线，并通过双管分析，判断造成流量分配不均的原因；分别在各并联分支管入口未受热处安装节流管圈，节流管通径的大小由具体运行条件决定。本专利技术由于加装节流管圈而导致流动阻力特性的改变，抵消了气液两相区因蒸汽的产生所造成的压增，实现了流量的均匀分配，该装置安全性高，结构简单，造价低廉，实用性强。【专利说明】
本专利技术属于太阳能热利用的
。特别涉及一种。
技术介绍
槽式太阳能热发电系统主要有双回路系统和直接蒸汽发生系统(Direct SteamGenerat1n，DSG)。双回路系统包括热流体回路和水-蒸汽回路。导热油将真空集热管中吸收到的太阳光能转化为热能之后通过换热设备将热量传递给水产生蒸汽，从而推动汽轮机做功产生电能。DSG系统为单回路系统，即直接用水作为吸热介质一次通过真空集热管产生蒸汽来推动汽轮机做功发电。相比于双回路系统，DSG系统具有结构简单、投资更少、效率更高等优点。 但是目前大多数电厂仍采用导热油作为主要导热介质的双回路系统。其主要原因为缺乏对两相流在集热器管道中流动特性的了解，而产生的一系列包括流量分配不均的不稳定性问题，成为这项技术应用的障碍。其中，集热器内流量分配的不均将直接影响出口蒸汽参数的稳定性，更会导致集热器管道因受热不均而发生弯曲、破裂等事故。国内还未见公开发表关于该问题的相关研究成果。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种，其特征在于，根据槽式太阳能热发电系统中直接蒸汽发生系统的结构特点，建立具有相同进出口联箱的并联管道物理模型，根据管道出口工质状态，可将管内流动分为三个区域:热液区、两相区和过热区；具体包括如下步骤: 步骤1，以此并联管道物理模型为基础建立单管内单项区和两相区流动压降计算模型， 1-1，建立气液两相流动量平衡方程: 【权利要求】1.一种，其特征在于，根据槽式太阳能热发电系统中直接蒸汽发生系统的结构特点，建立具有相同进出口联箱的并联管道物理模型，根据管道出口工质状态，可将管内流动分为三个区域:热液区、两相区和过热区；具体包括如下步骤: 步骤1，以此并联管道物理模型为基础建立单管内单项区和两相区流动压降计算模型，具体包括如下步骤: 1.1，建立气液两相流动量平衡方程； 建立气液两相流动量平衡方程:其中，A为管径，Ctlj和α 分别表不液相和气相截面含气率，Plj和Pe分别表不液相和气相的密度,?和Ue分别表示液相和气相的流速，τ为剪切应力，s为液层与壁面的滑移面积;Qt表示时间变化率，&X表示沿管长的变化率; 1.2，对动量平衡方程进行积分，并用质量流量，质量含气率，滑动比表示，建立总压降方程； 1.3，根据管道出口工质状态，可将管内流动分为三个区域:热液区、两相区和过热区；分别计算三个区域中的摩擦阻力压降、重位压降和加速压降，代入总压降方程； 1.4，计算管道入口未加热处的节流管圈所产生的压降，建立新的总压降方程； 步骤2，通过改变节流管圈通流口径来消除水动力特性曲线负斜率区的影响，节流管圈应安装在管道入口且未受热处，节流管圈通流口径的大小取决于运行工况；在该工况下运行的节流管圈开度应满足使得到的水动力特性曲线两相区斜率大于O ; 步骤3，根据步骤2中所述改变节流管圈通流口径来消除水动力特性曲线负斜率区的影响是通过改变节流管圈通流口径，调整局部阻力系数来消除水动力特性曲线负斜率区的影响，使流量稳定和单值分配；其中，节流管圈通流口径的大小取决于DSG系统不同运行工况下水动力特性曲线负斜率区的范围；在该工况范围内运行的节流管圈通径大小应满足使得到的流量-压降特性曲线两相区斜率大于O，呈现出DSG系统的水动力特性曲线的单值性。2.根据权利要求1所述，其特征在于，所述步骤I中1-2得到总压降方程:其中，L为管长，(AP)f为管内流动摩擦阻力压降，(AP)gS管内流动重位压降，(AP)a为管内流动加速压降；其中，当管道出口为过热蒸汽时(X = υ，Bout = l/pG；当出口为两相混合物时(0〈X〈1)，Bout即为原式；当出口为过冷水时(X = O)，Bout = l/pL,Bin = 1/PL°3.根据权利要求1所述，其特征在于，所述步骤I中1-3包括:分别计算管内流动三个区域中的摩擦阻力压降和重位压降， 3-1，计算二个区域的长度:其中，Ks和hes分别表示饱和水焓值和饱和蒸汽焓值，Q为管道单位长度吸热量； 3-2，单项区的摩擦阻力压降可以按下式计算:两相区的摩擦阻力压降可按基斯霍姆(Chisholm)计算法计算:其中，xM表示洛克哈特-马蒂内利数,Δ Plo 和 Δ Pgo 分别表示液相和气相单独流过全部管道截面积时的摩擦阻力压降；系数C当气液两相都为紊流时取值20，当都为层流时取值5，当液相为层流、气相为紊流时取值12，当液相为紊流、气相为层流时取值10 ;该式计算时的所有参数都在蒸发段中间点上取值(U+Lm/2)； 3-3,单相区的重位压降可按下式计算:(APg)L = 0.5Ll,(Δ Pg) G = 0.5 Lg两相区的重位压降为:Pu和P GS分别为两相区饱和水密度和饱和蒸汽密度。4.根据权利要求1所述，其特征在于，将计算的三个区域中的摩擦阻力压降和重位压降，代入步骤1-2中的总压降公式，当知道进口水参数、管道尺寸、加热量和出口工质参数时，根据上述公式就能求出流量与压降的关系；由于负斜率区的存在，对于一个特定的压降可能会产生三个不同的流量；由于该模型具有相同的进出口联箱，左右两管内所产生的压降相同，因此对于每一个特定的压降，可能会导致产生9种不同的总入口流量:Win = WEi+WLJ, i = I,...，3j = I,...,3,其中，WKi表示右管可能产生的几种流量，Wlj表示左管可能产生的几种流量； 纵观压降由低到高，则可得到所有可能的分流比与总进口流量的关系，如图4(b)所示， 步骤2-5，管道入口未加热处的节流管圈产生的压降为:其中，ξ表示节流管圈的局部阻力系数，Pt为入口水密度，U为入口水流速，则总压降方程变为:【文档编号】G06F19/00GK104200108SQ201410454119【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年9月5日 优先权日:2014年9月5日 【专利技术者】庞力平, 周健铿, 高雷, 周军城, 耿旭川 申请人:华北电力大学本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种改善槽式太阳能热发电系统集热器流量分配均匀性的方法，其特征在于，根据槽式太阳能热发电系统中直接蒸汽发生系统的结构特点，建立具有相同进出口联箱的并联管道物理模型，根据管道出口工质状态，可将管内流动分为三个区域：热液区、两相区和过热区；具体包括如下步骤： 步骤1，以此并联管道物理模型为基础建立单管内单项区和两相区流动压降计算模型，具体包括如下步骤： 1.1，建立气液两相流动量平衡方程； 建立气液两相流动量平衡方程： 其中，A为管径，αL和αG分别表示液相和气相截面含气率，ρL和ρG分别表示液相和气相的密度，uL和uG分别表示液相和气相的流速，τ为剪切应力，s为液层与壁面的滑移面积；表示时间变化率，表示沿管长的变化率；1.2，对动量平衡方程进行积分，并用质量流量，质量含气率，滑动比表示，建立总压降方程； 1.3，根据管道出口工质状态，可将管内流动分为三个区域：热液区、两相区和过热区；分别计算三个区域中的摩擦阻力压降、重位压降和加速压降，代入总压降方程； 1.4，计算管道入口未加热处的节流管圈所产生的压降，建立新的总压降方程； 步骤2，通过改变节流管圈通流口径来消除水动力特性曲线负斜率区的影响，节流管圈应安装在管道入口且未受热处，节流管圈通流口径的大小取决于运行工况；在该工况下运行的节流管圈开度应满足使得到的水动力特性曲线两相区斜率大于0； 步骤3，根据步骤2中所述改变节流管圈通流口径来消除水动力特性曲线负斜率区的影响是通过改变节流管圈通流口径，调整局部阻力系数来消除水动力特 性曲线负斜率区的影响，使流量稳定和单值分配；其中，节流管圈通流口径的大小取决于DSG系统不同运行工况下水动力特性曲线负斜率区的范围；在该工况范围内运行的节流管圈通径大小应满足使得到的流量‑压降特性曲线两相区斜率大于0，呈现出DSG系统的水动力特性曲线的单值性。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：庞力平，周健铿，高雷，周军城，耿旭川，
申请(专利权)人：华北电力大学，
类型：发明
国别省市：北京;11
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。