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海洋温差能是一种清洁、可再生能源。利用海洋温差能可以发电、淡化海水、冷水空调以及海水养殖等。开发海洋温差能可以缓解能源压力,调整能源结构,有利于环境保护。为在我国开发利用海洋温差能和太阳能,本文以提高海洋温差发电效率为目的,开展太阳能重热海洋温差发电研究。
文中在对国内外相关领域技术进行充分调研,以热力学理论为基础,论证在我国开发海洋温差发电的必要性和可能性。在分析传统海洋温差发电效率提高瓶颈的基础上,通过对各种提高朗肯循环效率方法进行比较,针对海洋温差发电可利用温差小的特点,提出建立太阳能重热海洋温差发电系统的设想,进行相应论证。
太阳能重热的海洋温差发电系统,利用太阳能重热工质,使工质能在较高压力下仍能保持过热,从而提高循环系统效率。同时,编制应用程序,针对不同工质进行计算,分析其在不同压强下、不同重热程度的效率变化,以优化循环设计。并建立采用R22为工质的蒸汽动力循环热力学系统,完成相关主要部件设计,给出各循环节点、主要部件的运行参数。为改善系统效率,专门设计采用多孔翅片的换热器,低转速宽工作范围的向心透平。
文中最后对弯曲管道内部流体流动进行数值模拟,主要关注其流场特性和阻力损失,分别对不同几何条件下的三种波浪管内部流动进行数值模拟。通过流场三维数值模拟,详细分析弯曲管道内部流动损失机理,说明由于曲率的急剧变化导致压力损失的显著增大。
该项研究的试验模型、研究思路不仅可以利用在海洋温差发电系统,而且对低温余热发电系统、地热等发电均具有参考价值。