海洋温差能发电系统中关键设备的性能研究.doc

海洋温差能发电系统中关键设备的性能研究能源支撑着整个人类社会发展与进步,因此向来受到所有国家的重视,当然也包括中国。然而随着经济越来越快的发展,我国当前的能源结构已经无法满足人民的需求,迫切需要寻找新型能源,其中海洋温差能作为一种无污染的可再生清洁能源从众多的新能源中脱颖而出。海洋温差能的理念虽然早在1881年就被提出,其商业化却一直无法展开,主要原因在于其关键设备的性能研究不够透彻。因此本文以海洋温差能发电系统为背景,对该系统中的关键设备——换热器和膨胀机进行了性能研究,该研究结果对于改进与推广海洋温差能发电技术具有重要的参考意义。其中对于换热器研究的是其内部二维凹槽流路在脉动流场下的流动特性。首先要进行的是实验研究,以净流量、脉动流场的振动分率、活塞泵冲程、流路总体压降以及局部压力为主要研究参数,实验分析了在不同雷诺数条件下的流场特性及其变化规律;其次根据实验设备的具体参数进行了数值模拟计算,选择合适的模型以及边界条件,并对速度场、壁面剪切应力分布以及流型流线图进行了分析研究,能够为新一代高性能换热器的研发与优化提供重要参考。本文选择了涡旋膨胀机作为海洋温差能发电系统中的动力机械,首先对温差能系统进行了简单的热力学计算,确定了膨胀机的进出口条件等参数;其次对涡旋膨胀机进行建模后,以理想气体为工质、利用动网格技术进行了数值模拟计算,分析了其内部速度场、温度场的分布,计算了扭矩以及输出功率的数值;最后对膨胀机在不同工况下的性能进行了讨论,分析了转速、进气压力等运行参数对于膨胀机输出特性的影响。