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36应用能源技术2011年第12期(总第168期)

热力学分析在太阳能集热发电系统中的应用

郑清，东朝阳，张明智

(电站设备状态监测与控制教育部重点实验室(华北电力大学)，保定071003)

摘要:简述了热力学分析概况，对于三种热力分析方法，即焓分析方法、熵分析方法和
分析方法进行了介绍。对太阳能集热发电系统进行了热平衡分析和分析，针对一具体的太阳
能集热发电系统的实际数据进行了计算，并根据计算结果进行了相关热力学分析并得出相关结
论。同时对分析方法的发展前景进行了展望。
关键词:太阳能;发电;应用
中图分类号:TK512．2文献标志码:B文章编号:1009－3230(2011)12－0036－05
ThermodynamicAnalysisofPowerGenerationinSolar
CollectorsSystem

ZHENGQing，DONGZhao-yang，ZHANGMing-zhi
(PowerequipmentstatemonitoringandcontrolofKeyLaboratoryoftheMinistryof
Education(NorthChinaElectricPowerUniversity)，Baoding071003，China)

Abstract:Thispapersummarizesthegeneralsituationofthethermodynamicanalysisanddecribes
thefollowedthreethermalanalysismethodsasenthalpyanalysismethod，entropyanalysismethodand
eXergyanalysismethod．ThispaperanalyzesofheatbalanceandeXergyforpowergenerationsolar
collectors，andalsocalculateswithactualdataofaspecificsystem．．Theresultsarebasedon
thermodynamicanalysisandcorrelationtodrawrelevantconclusions，andmakethedevelopmentof
eXergyanalysisprospectatthesametime．
Keywords:Thermodynamicanalysis;Powergenerationsystemsofsolarcollectors;EXergyanalysis

0引言学分析方法，或者说是纯技术的分析方法，事实
太阳能的开发和利用是新能源和可再生能源上，技术作为获得经济利益的“工具”，必然与经
开发和利用的重要内容。太阳能具有资源丰富、济有着千丝万缕的联系。以热力学研究的目
，
取之不尽、用之不竭、处处均可开发利用、无需的———提高能量利用的“经济性”来看热力学分
开采和运输、不会污染环境和破坏生态平衡等特析方法本身就服务于经济。对实际工程中的热转
点。因此太阳能的开发和利用将有巨大的市场前换问题，如果仅进行热力学分析而不作经济分析，
景，它不仅带来很好的社会效益、环境效益，而所得结论常常没有实际意义，所设计的方案常常
［］
且还具有明显的经济效益。我国是太阳能资源十不能实施1。因此，对太阳能集热发电系统的热
分丰富，太阳能的开发利用。本文中对太阳能集性能问题，在进行热力学第一定律分析的同时，应
热发电系统进行了热力学分析，而热力学第一定当进行经济研究。
律的分析方法———能量分析法，只是单纯的热力1热力学分析方法概述

收稿日期:2011－10－25修订日期:2011－11－07目前常用的三种热力学分析方法，即焓分析、
作者简介:郑清(1989－)，女，硕士，研究方向为高效清洁燃
烧及环境污染控制。熵分析和分析。
2011年第12期(总第168期)应用能源技术37

1．1焓分析方法和。即
焓分析法对提高热机和热工设备的热效率，n
()
ΔS=∑ΔSi2
降低能耗，促进生产的发展曾起过巨大的作用。i=1
式中，为子系统的熵增
即使今天，在对一些高能耗的设备进行技术改造i
将式()代入式()，由此得系统的做功能力
时，焓分析法仍有不可忽视的积极作用，仍为一种21
的损失可以表示为:
具有广泛使用价值的重要的能量分析方法。
nn
焓分析方法的基本内容包括:()
ΔWi=∑ΔW1，i=T0∑ΔSi3
j=1i=1
()依据能量系统的热力学模型，进行系统
1式中，为子系统的做功能力损失
ΔW1，ii。
的能量平衡
。依据热力学理论．各种过程的熵增均可以计
(2)依据能量平衡，计算热效率，用以评价用算，因而独立系统的熵增，由若干过程所组成的子