本科毕业论文基于斯特林热机的碟式太阳能热发电系统设计及分析

本科毕业论文基于斯特林热机的碟式太阳能热发电系统设计及分析本科毕业论文基于斯特林热机的碟式太阳能热发电系统设计及分析姓名吴凯希学院能源与动力工程学院专业制冷与低温工程指导教师陈曦教授完成日期2011年5月上海理工大学全日制本科生毕业设计（论文）承诺书本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文）《基于斯特林热机的碟式太阳能发电系统设计及分析》是在导师的指导下，严格按照学校和学院的有关规定由本人独立完成。文中所引用的观点和参考资料均已标注并加以注释。论文研究过程中不存在抄袭他人研究成果和伪造相关数据等行为。如若出现任何侵犯他人知识产权等问题，本人愿意承担相关法律责任。承诺人（签名）：日期：基于斯特林热机的碟式太阳能热发电系统设计及分析摘要在环境污染和能源形势日趋严峻的背景下，开发太阳能等可再生能源成为人类迫切的需要。与其他种类的太阳能发电技术相比，碟式太阳能发电系统具有布局灵活、应用前景非常广泛、发电效率高、结构简单、降低成本潜力及系统优化潜力巨大等一系列优点，因而成为了人们研究的焦点。本文针对8kW点聚焦太阳能斯特林发电系统进行了设计和分析。主要使用了绝热模型对斯特林发动机进行分析，并考虑了换热器的热损失，得到与实际运行性能相近的分析结果。对所用的太阳能聚光器进行了设计，考虑了实际聚光器在加工过程中精确度引起的反射面与理想旋转抛物面之间存在的偏差即反射面倾斜误差。并根据北京地区的太阳直射量计算了8kW点聚焦太阳能斯特林系统性能参数。关键词：斯特林发动机绝热模型太阳能聚光器，DESIGNANDANALYSISOFTHEDISH-STIRLINGSOLARPOWERGENERATIONSYSTEMABSTRACTUnderthecircumstanceofenvironmentalpollutionandthedeteriorationofenergycrisis,theexploitationofsolarenergyandotherrenewableenergyhasbecomethehighestpriorityifhumanbeingsexpectasustainabledevelopment.Comparedwiththeothertypesofsolarthermalpowergenerationsystems,theparabolicdishiswell-knownforitsflexiblearrangement,widefutureutilization,highefficiency,simplestructureandthepotentialtolowthecostandoptimizethesystem.Duetotheadvantageslistedabove,parabolicdishsolarthermalpowergenerationsystemisontheradarofmanyresearchers.Inthispaperthedish-Skirlingsolarpowergenerationsystemwasanalyezdindetail.TheadiabaticmodelwasusedtoanalysistheperformanceoftheStirlingengineandtheheatlossinheater,coolerandregeneratorwerecalculatedindetail.Theanalysisresultswereapproximateequaltotherealoperationperformance.Furthermore,adishsolarconcentratorwasdesignedinthispaperandtheactualdishsolarconcentratorerrorwasconsidered，whichistheexistencedeviationthereexistsinnamelycatopterinclineerror.Atlast,theperformanceofan8kWdish-StirlingengineinBeijingareawasevaluated.KEYWORDS:StirlingengineAdiabaticmodelDishsolarconcentrator目录摘要ABSTRACT第一章绪论...................................................................................................................................1研究背景............................................................................................................................1太阳能发电技术的现状....................................................................................................1太阳能热发电技术............................................................................................................2塔式太阳能热发电技术...........................................................................................2槽式太阳能热发电技术...........................................................................................3碟式太阳能热发电技术...........................................................................................5三种热发电技术的比较...........................................................................................6斯特林发动机的研究现状................................................................................................7国内发展现状...........................................................................................................7国外发展现状...........................................................................................................7本文的目的及主要研究....................................................................................................8第二章斯特林机热机绝热模型分析及计算...............................................................................9斯特林热机的循环介绍....................................................................................................9理想的热力循环.......................................................................................................9斯特林循环的分析计算.........................................................................................112.2施密特循环分析法.........................................................................................................12绝热模型分析法..............................................................................................................13模型的建立.............................................................................................................14建立方程组.............................................................................................................15解微分方程组的方法.............................................................................................18有热损失的绝热模型计算方法......................................................................................19回热器的热损失计算.............................................................................................19加热器和冷却器中的热损失.................................................................................212.5本章小结..........................................................................................................................23第三章：8kW斯特林发动机的绝热模型的设计与分析..........................................................24斯特林热机的参数设计..................................................................................................24模拟程序的流程图..........................................................................................................25施密特分析结果.....................................................................................................26理想绝热模型的分析结果.....................................................................................27有热损失的绝热模型分析.....................................................................................29本章小结..........................................................................................................................31第四章碟式太阳能热发电系统的设计和分析.........................................................................32碟式聚光器的性能分析..................................................................................................32聚光器的性能及能量传递分析.............................................................................32聚光器误差分析.....................................................................................................33吸热器吸收能量分析.............................................................................................35聚光器－吸热器性能的计算.................................................................................36太阳直射强度的确定......................................................................................................37聚光器－吸热器设备的设计..........................................................................................38碟式太阳能斯特林发电系统的参数..............................................................................39本章小结..........................................................................................................................39第五章结论与展望.....................................................................................................................40结论..................................................................................................................................40展望..................................................................................................................................40参考文献.......................................................................................................................................41致谢...........................................................................................................................................43上海理工大学本科毕业论文图录图太阳能发电的分类图1.2塔式太阳能热发电系统图1.3槽式太阳能热发电图1.3槽式太阳能热发电图2.1（a）斯特林循环p-V图（b）斯特林循环T-S图图2.2