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塔式、碟式太阳能热机系统由于聚光比较大,集热器工作于较高温区,这时辐射热漏不可忽略。因此研究集热器辐射对流热损对太阳能热机系统性能特性的影响有其重要意义。另一方面,和其它太阳能热设备一样,太阳能热机首期投资成本较高,为了使所得到的太阳能在热机系统中产生最大化的经济效益,有必要研究太阳能热机系统的热经济优化性能。本硕士学位论文围绕集热器工作于高温区的几种太阳能热机系统性能展开研究,探索多种不可逆因素对一类太阳能热机系统总效率或热经济函数的影响。主要内容包括以下两方面:
第二章,建立包括集热器存在辐射对流热损,工质与热源间有限速率热传导,循环回热损失及循环工质内不可逆性等的太阳能Stirling热机系统。基于热力学分析方法,导出系统总效率的解析表式,应用优化控制理论对系统总效率进行优化,获得太阳能集热器工作温度所满足的优化方程。数值计算获得几个重要参数的优化值,如集热器最佳工作温度,系统最大效率等。同时应用图解法,详细地分析相关不可逆参量对热机系统优化性能的影响。
第三章,建立一类不可逆太阳能热机系统,导出热机效率和系统总效率等表式。在此基础上,构建一类太阳能热机系统的热经济目标函数。应用优化控制理论和数值计算方法,揭示和讨论热机高温端循环工质状态点温度和集热器工作温度对一类太阳能热机系统总效率和热经济函数的定量影响,同时也通过图解法讨论综合参数h、内不可逆参量R、高、低温端传热面积投资参数比f和温比参量(X,Y)等对系统循环性能特性的影响。
所得结论可为高温太阳能热机的性能改善提供参数设计参考。