发电技术 ›› 2021, Vol. 42 ›› Issue (6): 707-714.DOI: 10.12096/j.2096-4528.pgt.21026
丁路1,2(), 肖欣悦1,2(
), 奚正稳1,2(
), 华文瀚1,2(
)
收稿日期:
2021-03-31
出版日期:
2021-12-31
发布日期:
2021-12-23
作者简介:
丁路(1983), 男, 硕士, 高级工程师, 研究方向为太阳能热发电系统技术研发及关键设备设计等, DingL27@163.com
Lu DING1,2(), Xinyue XIAO1,2(
), Zhengwen XI1,2(
), Wenhan HUA1,2(
)
Received:
2021-03-31
Published:
2021-12-31
Online:
2021-12-23
摘要:
吸热器作为塔式光热电站的核心设备,其安全高效运行对电站的可靠性与经济性有重要影响。吸热器安装于吸热塔顶部,外部环境气象因素尤其是风速特性直接关系着吸热器及聚光集热系统运行控制策略的制定。采用数值模拟的方法研究了高空塔式吸热器在不同方位的风速特性,得出了管屏表面风速大小随环境风速与风向变化的趋势,拟合了不同方位管屏风速计算关联式并详细约定了计算风向取值。研究结果对吸热器管屏热损失的精确计算、效率的准确评估以及吸热器的安全可靠运行具有重要的指导意义。
中图分类号:
丁路, 肖欣悦, 奚正稳, 华文瀚. 塔式太阳能吸热器不同方位高空风速模拟计算及影响分析[J]. 发电技术, 2021, 42(6): 707-714.
Lu DING, Xinyue XIAO, Zhengwen XI, Wenhan HUA. Simulation Calculation and Influence Analysis of High Altitude Wind Speed in Different Directions of Tower Solar Energy Receiver[J]. Power Generation Technology, 2021, 42(6): 707-714.
方位 | 不同风速对应的模拟计算风速/(m/s) | ||||
3 | 6 | 9 | 12 | 15 | |
face5 | 1.43 | 2.99 | 4.16 | 5.62 | 6.85 |
face6 | 1.94 | 4.07 | 5.90 | 7.94 | 9.95 |
face7 | 1.11 | 2.23 | 3.43 | 4.59 | 5.64 |
face8 | 1.51 | 3.17 | 4.71 | 6.37 | 7.95 |
face9 | 5.02 | 10.43 | 15.76 | 21.35 | 26.88 |
face10 | 5.88 | 11.93 | 17.93 | 24.05 | 30.12 |
face11 | 4.36 | 8.81 | 13.22 | 17.69 | 22.15 |
face12 | 1.63 | 3.29 | 4.93 | 6.60 | 8.28 |
face13 | 1.73 | 3.47 | 5.20 | 6.95 | 8.65 |
face14 | 4.47 | 9.01 | 13.52 | 18.08 | 22.55 |
face15 | 6.01 | 12.19 | 18.29 | 24.50 | 30.58 |
face16 | 5.23 | 10.85 | 16.31 | 22.03 | 27.47 |
face1 | 1.43 | 3.08 | 4.61 | 6.29 | 7.89 |
face2 | 1.02 | 2.27 | 3.30 | 4.54 | 5.40 |
face3 | 2.07 | 4.32 | 6.47 | 8.75 | 10.92 |
face4 | 1.71 | 3.61 | 5.29 | 6.95 | 8.54 |
表1 吸热器不同方位表面风速模拟计算结果
Tab. 1 Simulation results of surface wind speed in different directions of receiver m/s
方位 | 不同风速对应的模拟计算风速/(m/s) | ||||
3 | 6 | 9 | 12 | 15 | |
face5 | 1.43 | 2.99 | 4.16 | 5.62 | 6.85 |
face6 | 1.94 | 4.07 | 5.90 | 7.94 | 9.95 |
face7 | 1.11 | 2.23 | 3.43 | 4.59 | 5.64 |
face8 | 1.51 | 3.17 | 4.71 | 6.37 | 7.95 |
face9 | 5.02 | 10.43 | 15.76 | 21.35 | 26.88 |
face10 | 5.88 | 11.93 | 17.93 | 24.05 | 30.12 |
face11 | 4.36 | 8.81 | 13.22 | 17.69 | 22.15 |
face12 | 1.63 | 3.29 | 4.93 | 6.60 | 8.28 |
face13 | 1.73 | 3.47 | 5.20 | 6.95 | 8.65 |
face14 | 4.47 | 9.01 | 13.52 | 18.08 | 22.55 |
face15 | 6.01 | 12.19 | 18.29 | 24.50 | 30.58 |
face16 | 5.23 | 10.85 | 16.31 | 22.03 | 27.47 |
face1 | 1.43 | 3.08 | 4.61 | 6.29 | 7.89 |
face2 | 1.02 | 2.27 | 3.30 | 4.54 | 5.40 |
face3 | 2.07 | 4.32 | 6.47 | 8.75 | 10.92 |
face4 | 1.71 | 3.61 | 5.29 | 6.95 | 8.54 |
角度/(°) | 环境风速/(m/s) | ||||
3 | 6 | 9 | 12 | 15 | |
11.25 | 1.63 | 3.29 | 4.93 | 6.60 | 8.28 |
33.75 | 4.36 | 8.81 | 13.22 | 17.69 | 22.15 |
56.25 | 5.88 | 11.93 | 17.93 | 24.05 | 30.12 |
78.75 | 5.02 | 10.43 | 15.76 | 21.35 | 26.88 |
101.25 | 1.51 | 3.17 | 4.71 | 6.37 | 7.95 |
123.75 | 1.11 | 2.23 | 3.43 | 4.59 | 5.64 |
146.25 | 1.94 | 4.07 | 5.90 | 7.94 | 9.95 |
168.75 | 1.43 | 2.99 | 4.16 | 5.62 | 6.85 |
表2 吸热器单侧8个方位管屏面平均风速
Tab. 2 Average wind speed of 8 azimuths on one side of receiver m/s
角度/(°) | 环境风速/(m/s) | ||||
3 | 6 | 9 | 12 | 15 | |
11.25 | 1.63 | 3.29 | 4.93 | 6.60 | 8.28 |
33.75 | 4.36 | 8.81 | 13.22 | 17.69 | 22.15 |
56.25 | 5.88 | 11.93 | 17.93 | 24.05 | 30.12 |
78.75 | 5.02 | 10.43 | 15.76 | 21.35 | 26.88 |
101.25 | 1.51 | 3.17 | 4.71 | 6.37 | 7.95 |
123.75 | 1.11 | 2.23 | 3.43 | 4.59 | 5.64 |
146.25 | 1.94 | 4.07 | 5.90 | 7.94 | 9.95 |
168.75 | 1.43 | 2.99 | 4.16 | 5.62 | 6.85 |
v/(m/s) | 拟合公式参数 | |||
Y0 | A | αc | w | |
3 | 1.341 | 58.129 | 22.210 | 4.926 6 |
6 | 2.784 | 58.648 | 22.186 | 10.001 |
9 | 4.033 | 58.718 | 22.377 | 15.199 |
12 | 5.427 | 58.929 | 22.379 | 20.434 |
15 | 6.709 | 58.992 | 22.451 | 25.723 |
表3 拟合参数
Tab. 3 Fitting parameters
v/(m/s) | 拟合公式参数 | |||
Y0 | A | αc | w | |
3 | 1.341 | 58.129 | 22.210 | 4.926 6 |
6 | 2.784 | 58.648 | 22.186 | 10.001 |
9 | 4.033 | 58.718 | 22.377 | 15.199 |
12 | 5.427 | 58.929 | 22.379 | 20.434 |
15 | 6.709 | 58.992 | 22.451 | 25.723 |
v/(m/s) | 拟合公式参数 | |
Y0 | w | |
3 | 1.341 00 | 4.926 65 |
6 | 2.784 00 | 10.001 14 |
9 | 4.033 12 | 15.199 81 |
12 | 5.427 16 | 20.434 07 |
15 | 6.709 77 | 25.723 24 |
表4 二次拟合参数
Tab. 4 The second fitting parameters
v/(m/s) | 拟合公式参数 | |
Y0 | w | |
3 | 1.341 00 | 4.926 65 |
6 | 2.784 00 | 10.001 14 |
9 | 4.033 12 | 15.199 81 |
12 | 5.427 16 | 20.434 07 |
15 | 6.709 77 | 25.723 24 |
序号 | 风向角/(°) | 管屏序号 |
1 | 0<β≤22.5 | Ⅱ-1 |
2 | 22.5<β≤45.0 | Ⅱ-2 |
3 | 45.0<β≤67.5 | Ⅱ-3 |
4 | 67.5<β≤90.0 | Ⅱ-4 |
5 | 90.0<β≤112.5 | Ⅰ-5 |
6 | 112.5<β≤135.0 | Ⅰ-6 |
7 | 135.0<β≤157.5 | Ⅰ-7 |
8 | 157.5<β≤180.0 | Ⅰ-8 |
9 | 180.0<β≤202.5 | Ⅱ-8 |
10 | 202.5<β≤225.0 | Ⅱ-7 |
11 | 225.0<β≤247.5 | Ⅱ-6 |
12 | 247.5<β≤270.0 | Ⅱ-5 |
13 | 270.0<β≤292.5 | Ⅰ-4 |
14 | 292.5<β≤315.0 | Ⅰ-3 |
15 | 315.0<β≤337.5 | Ⅰ-2 |
16 | 337.5<β≤360.0 | Ⅰ-1 |
表5 吸热器各方位管屏对应物理风向角
Tab. 5 Corresponding physical wind direction angle of receiver tube panel in each direction
序号 | 风向角/(°) | 管屏序号 |
1 | 0<β≤22.5 | Ⅱ-1 |
2 | 22.5<β≤45.0 | Ⅱ-2 |
3 | 45.0<β≤67.5 | Ⅱ-3 |
4 | 67.5<β≤90.0 | Ⅱ-4 |
5 | 90.0<β≤112.5 | Ⅰ-5 |
6 | 112.5<β≤135.0 | Ⅰ-6 |
7 | 135.0<β≤157.5 | Ⅰ-7 |
8 | 157.5<β≤180.0 | Ⅰ-8 |
9 | 180.0<β≤202.5 | Ⅱ-8 |
10 | 202.5<β≤225.0 | Ⅱ-7 |
11 | 225.0<β≤247.5 | Ⅱ-6 |
12 | 247.5<β≤270.0 | Ⅱ-5 |
13 | 270.0<β≤292.5 | Ⅰ-4 |
14 | 292.5<β≤315.0 | Ⅰ-3 |
15 | 315.0<β≤337.5 | Ⅰ-2 |
16 | 337.5<β≤360.0 | Ⅰ-1 |
管屏序号 | 对应计算风向角/(°) |
m | 11.25 |
m+1 | 33.75 |
m+2 | 56.25 |
m+3 | 78.75 |
m+4 | 101.25 |
m+5 | 123.75 |
m+6 | 146.25 |
m+7 | 168.75 |
表6 工况1计算风向角取值
Tab. 6 Value of calculated wind direction angle in condition 1
管屏序号 | 对应计算风向角/(°) |
m | 11.25 |
m+1 | 33.75 |
m+2 | 56.25 |
m+3 | 78.75 |
m+4 | 101.25 |
m+5 | 123.75 |
m+6 | 146.25 |
m+7 | 168.75 |
管屏序号 | 对应计算风向角/(°) |
m+1 | 11.25 |
m+2 | 33.75 |
m+3 | 56.25 |
m+4 | 78.75 |
m+5 | 101.25 |
m+6 | 123.75 |
m+7 | 146.25 |
m+8 | 168.75 |
表7 工况2计算风向角取值
Tab. 7 Value of calculated wind direction angle in condition 2
管屏序号 | 对应计算风向角/(°) |
m+1 | 11.25 |
m+2 | 33.75 |
m+3 | 56.25 |
m+4 | 78.75 |
m+5 | 101.25 |
m+6 | 123.75 |
m+7 | 146.25 |
m+8 | 168.75 |
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