DSG太阳能槽式集热器管路沿线及出口参数的获取方法技术

本发明专利技术公开了DSG太阳能槽式集热器管路沿线及出口参数的获取方法，属于太阳能热利用的技术领域。本发明专利技术建立包括单相区间和两相区DSG太阳能槽式集热器传热和水动力耦合稳态模型；计算DSG集热器管路沿线及出口的工质压力以及工质比焓，判断DSG集热器管路沿线及出口的工质类型；再由工质类型选择单相模型或者两相模型计算集热器管路沿线及出口参数。利用本发明专利技术建立的传热和水动力耦合稳态模型求解的DSG集热器管路沿线及出口参数准确性高。

【技术实现步骤摘要】
DSG太阳能槽式集热器管路沿线及出口参数的获取方法
本专利技术公开了 DSG太阳能槽式集热器管路沿线及出口参数的获取方法，属于太阳能热利用的
。
技术介绍
直接蒸汽发电(DirectSteamGeneration, DSG)槽式太阳能热发电系统是近年来针对传统导热油工质槽式系统的技术不足而兴起的一项新技术，其基本原理是利用抛物线型槽式聚光器将太阳光聚焦到吸热管上，直接加热吸热管内的工质水，直至产生蒸汽推动汽轮发电机组发电[1_3]。其中，由聚光器与吸热管组成的装置称为DSG槽式太阳能集热器(DSG集热器)，是DSG槽式系统的核心部件。由于太阳辐射能量分散且抛物线型槽式聚光器的聚光倍数较低，因此DSG槽式系统的集热器具有长度长、分布广的特点，而且由于太阳辐射具有很强的不确定性和不均匀性，因此只有利用非线性分布参数动态模型才能准确地分析DSG集热器的动态特性，为研究其控制策略和方案提供依据。而建立DSG集热器的传热和水动力耦合(Heattransferandhydrodynamiccoupling, HHC)稳态模型则是建立其非线性分布参数动态模型的基础。关于DSG集热器，Odeh建立了以管壁温度作为自变量的稳态模型；韦彪基于DSG集热器管内水工质的流型与传热特性，建立了 DSG集热器稳态传热模型；梁征建立了管内流体的一维多相流动与传热模型；Eck建立了循环模式DSG集热器的一维动态数学模型；Ray建立了 DSG集热器的非线性集总参数模型并研究了其动态特性；杨宾建立了管内流体的传热模型和水动力模型。各国专家和学者在研究DSG集热器稳态模型时，对于其传热特性和水动力特性的耦合研究较少，且计算结果与实验数据差别较大。
技术实现思路
·本专利技术所要解决的技术问题是针对上述
技术介绍
的不足，提供了 DSG太阳能槽式集热器管路沿线及出口参数的获取方法，旨在解决现有DSG集热器模型求得的集热器管路沿线及出口参数准确率低的技术问题。本专利技术为实现上述专利技术目的采用如下技术方案:DSG太阳能槽式集热器管路沿线及出口参数的获取方法，包括如下步骤:步骤1-A，建立DSG太阳能槽式集热器传热和水动力耦合稳态模型: 'dll _ Q1 dv D[_] \dP_ p — — d其中:Η为工质比j:含，y为管长方向，Q2为金属管传递的太阳福射热能，D为工质质量流量，P为工质压力，Pd为摩擦压降；步骤1-Β，根据DSG太阳能槽式集热器管段内工质相态确定传热系数α 2，再由传热系数α 2确定金属管传递的太阳辐射热能Q2 ；步骤1-C，根据DSG太阳能槽式集热器管段内工质相态确定摩擦压降Pd ；步骤1-D，根据不同工质相态下金属管传递的太阳辐射热能Q2、摩擦压降Pd分别得到单相区模型和两相区模型；步骤2，利用步骤I所建模型计算DSG集热器管路沿线及出口的工质压力以及工质比焓，判断DSG集热器管路沿线及出口的工质类型，具体包括如下步骤:步骤2-1，沿着金属管长方向将DSG集热器平均分为N个管段，N为自然数；步骤2-2，根据前一管段出口参数计算当前管段出口工质压力，再在当前管段出口工质压力下计算当前管段出口参数，将当前管段出口工质比焓与当前压力下的饱和水比焓或者饱和汽比焓相比较判定当前管段出口工质类型:步骤Α，利用单相区模型计算当前管段出口参数，比较当前管段出口工质比焓和当前压力下饱和水比焓；步骤B，在当前管段出口工质比焓大于当前压力下饱和水比焓时，进入步骤C，否则，判定当前管段出口工质是水，返回步骤A计算下一管段出口参数，在第N管段出口工质比焓小于第N管段出口压力下饱和水工质比焓时判定DSG集热器出口工质是水；步骤C，利用两相区模型计算当前管段出口参数，比较当前管段出口工质比焓和当前压力下饱和汽比焓；步骤D，在当前管段出口工质比焓大于当前压力下饱和汽比焓时，进入步骤Ε，否则，判定当前管段出口工质是汽水混合物，返回步骤C计算下一管段出口参数，在第N管段出口工质比焓小于第N管段出口压力下饱和汽比焓时判定DSG集热器出口工质是汽水混合物；步骤Ε，利用单相区模型计算当前管段至第N管段的出口参数，判定当前管段至第N管段的出口工质是干蒸汽。进一步的，所述DSG太阳能槽式集热器管路沿线及出口参数的获取方法，步骤2-2中所述的当前管段出口参数利用如下方法求得:步骤a，根据前一管段出口参数计算当前管段出口压力初始值；步骤b，在当前管段出口压力初始值下，利用无热损条件求得当前管段传递的太阳辐射热能理想值，步骤C，根据当前管段传递的太阳辐射热能理想值，利用步骤I所建DSG太阳能槽式集热器传热和水动力耦合稳态模型计算得到当前管段的出口参数、热损以及当前管段传递的太阳辐射热能实际值；步骤d，在当前管段传递的太阳辐射热能理想值、实际值之差在单位管长传热量误差范围内时，进入步骤e;否则，以当前管段传递的太阳辐射热能实际值取代理想值，返回步骤c ；步骤e，根据步骤c得出的当前管段出口参数得到当前管段出口压力实际值；步骤f，在当前管段出口压力初始值、实际值之差在出口压力误差范围内时，输出步骤c所述的当前管段出口参数，并将当前管段出口参数作为下一管段出口压力计算的初始数据；否则，以当前管段出口压力实际值取代当前管段出口压力初始值，返回步骤a。进一步的，所述DSG太阳能槽式集热器管路沿线及出口参数的获取方法中，步骤I-B的具体实施方法如下：步骤1-B-1，确定聚光器所收集的太阳辐射能Q1,以聚光器所收集的太阳辐射能为金属管传递的太阳辐射热能的初始值，由金属管传递的太阳辐射热能的初始值确定工质比焓H;步骤1-B-2，由工质比焓H判定工质相态；步骤1-B-3，根据工质相态计算工质温度T、传热系数α 2，对于单相工质：由工质温度T与工质压力P、工质比焓H的关系式确定工质温度Τ， 由表达式《2 = 0.023(Rc)i!(Pr)' * 确定传热系数α 2，其中，Re为金属管内工质的雷诺数， ahaPr为金属管内工质的普朗特数，k为导热系数，Daki为金属管内径；对于两相工质：由工质温度T与工质压力P的关系式确定工质温度T，由表达式a ^h13S-Ii1F1确定传热系数α 2,其中，hB为水的核态沸腾传热系数，Ii1为饱和水传热系数，S，F1分别为限制因子和增强因子；步骤1-B-4，由Q2 = Q2 . Ji Dab. i (TrT)确定金属管壁温度Tj ；步骤1-B-5，再由表达式 qi = (a+c · Vwind) (TrTa) + ε ab · b · (Tj4-Tsky4)确定集热器的热损qi，由聚光器所收集的太阳辐射能Q1与集热器的热损Q1的差值得到金属管传递的太阳辐射热能Q2，其中=Vwind为风速，Ta为环境温度，Sab为吸热管发射率，Tsky为天空温度，a、b、c分别是对流、辐射和风速因子。进一步的，所述DSG太阳能槽式集热器管路沿线及出口参数的获取方法中，步骤I-C的【具体实施方式】如下：义 X 2对于单相工质：由表达式(G)l-得到单相工质时的摩擦压降（Pd)lph, abj其中，λ为摩擦系数，ω为金属管内工质流速，P为工质密度；对于两相工质：由表达式得到两相工质的摩擦压降（Pd)2ph,其中，（Pd)lph.watCT为工质为本文档来自技高网...

【技术保护点】
DSG太阳能槽式集热器管路沿线及出口参数的获取方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1?A，建立DSG太阳能槽式集热器传热和水动力耦合稳态模型：dHdy=Q2DdPdy=-Pd,其中：H为工质比焓，y为管长方向，Q2为金属管传递的太阳辐射热能，D为工质质量流量，P为工质压力，Pd为摩擦压降；步骤1?B，根据DSG太阳能槽式集热器管段内工质相态确定传热系数α2，再由传热系数α2确定金属管传递的太阳辐射热能Q2；步骤1?C，根据DSG太阳能槽式集热器管段内工质相态确定摩擦压降Pd；步骤1?D，根据不同工质相态下金属管传递的太阳辐射热能Q2、摩擦压降Pd分别得到单相区模型和两相区模型；步骤2，利用步骤1所建模型计算DSG集热器管路沿线及出口的工质压力以及工质比焓，判断DSG集热器管路沿线及出口的工质类型，具体包括如下步骤：步骤2?1，沿着金属管长方向将DSG集热器平均分为N个管段，N为自然数；步骤2?2，根据前一管段出口参数计算当前管段出口工质压力，再在当前管段出口工质压力下计算当前管段出口参数，将当前管段出口工质比焓与当前压力下的饱和水比焓或者饱和汽比焓相比较判定当前管段出口工质类型：步骤A，利用单相区模型计算当前管段出口参数，比较当前管段出口工质比焓和当前压力下饱和水比焓；步骤B，在当前管段出口工质比焓大于当前压力下饱和水比焓时，进入步骤C，否则，判定当前管段出口工质是水，返回步骤A计算下一管段出口参数，在第N管段出口工质比焓小于第N管段出口压力下饱和水工质比焓时判定DSG集热器出口工质是水；步骤C，利用两相区模型计算当前管段出口参数，比较当前管段出口工质比 焓和当前压力下饱和汽比焓；步骤D，在当前管段出口工质比焓大于当前压力下饱和汽比焓时，进入步骤E，否则，判定当前管段出口工质是汽水混合物，返回步骤C计算下一管段出口参数，在第N管段出口工质比焓小于第N管段出口压力下饱和汽比焓时判定DSG集热器出口工质是汽水混合物；步骤E，利用单相区模型计算当前管段至第N管段的出口参数，判定当前管段至第N管段的出口工质是干蒸汽。...

【技术特征摘要】
1.DSG太阳能槽式集热器管路沿线及出口参数的获取方法，其特征在于，包括如下步骤: 步骤1-A，建立DSG太阳能槽式集热器传热和水动力耦合稳态模型: 2.根据权利要求1所述的DSG太阳能槽式集热器管路沿线及出口参数的获取方法，其特征在于，步骤2-2中所述的当前管段出口参数利用如下方法求得: 步骤a，根据前一管段出口参数计算当前管段出口压力初始值； 步骤b，在当前管段出口压力初始值下，利用无热损条件求得当前管段传递的太阳辐射热能理想值，步骤C，根据当前管段传递的太阳辐射热能理想值，利用步骤1所建DSG太阳能槽式集热器传热和水动力耦合稳态模型计算得到当前管段的出口参数、热损以及当前管段传递的太阳辐射热能实际值； 步骤d，在当前管段传递的太阳辐射热能理想值、实际值之差在单位管长传热量误差范围内时，进入步骤e ;否则，以当前管段传递的太阳辐射热能实际值取代理想值，返回步骤c ； 步骤e，根据步骤c得出的当前管段出口参数得到当前管段出口压力实际值； 步骤f，在当前管段出口压力初始值、实际值之差在出口压力误差范围内时，输出步骤c所述的当前管段出口参数，并将当前管段出口参数作为下一管段出口压力计算的初始数据；否则，以当前管段出口压力实际值取代当前管段出口压力初始值，返回步骤a。3.根据权利要求1或2所述的DSG太阳能槽式集热器管路沿线及出口参数的获取方法，其特征在于:步骤1-B的具体实施方法如下: 步骤1-B-1，确定聚光器所收集的太阳辐射能Q1,以聚光器所收集的太阳辐射能为金属管传递的太阳辐射热能的初始值，由金属管传递的太阳辐射热能的初始值确定工质比焓H； 步骤1-B-2，由工质比焓H判定工质相态； 步骤1-B-3，根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭苏，刘德有，许昌，王沛，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：