论文部分内容阅读
随着我国经济的飞速发展,化石能源的储量逐渐减少,人类生存的环境也日渐恶化,因此节能减排和寻找替代能源成为了发展的重中之重。海洋中储存着大量的海洋能,其中海洋温差能储量较大,具有清洁、稳定、无污染、可再生等优点,引起了人们的广泛关注。海洋温差能发电(简称OTEC)是利用海洋表层温海水和深层冷海水之间的温差改变工质状态,从而使透平两端的工质形成压力差,进而推动透平转动发电。提升热力循环效率是海洋能发电系统的关键,提升热力循环效率可以增加循环净输出功,创造更多的经济价值。因此如何简单、快捷的提升热力循环效率成为目前开发海洋能的关键任务。本文将对海洋温差能发电系统进行研究,使用引射器来提高热力循环效率,同时对循环中的引射器进行研究,模拟分析不同结构参数引射器性能的变化规律,最后搭建实验台验证仿真的结论。本文的具体研究内容如下:第一章,介绍海洋温差能热力循环的原理、分类,详述了近些年国内外海洋温差能发展的历程和现状,同时对引射器应用在海洋温差能的循环进行整理,讲述了各种循环的原理及优势。对于引射器本章也有详细的介绍,详述了引射器的理论发展、性能模拟和实验研究。第二章,提出了引射器热力循环和无引射器热力循环,应用热力学定律对循环进行建模,使用Matlab和物性查询软件对循环进行模拟,分析讨论两种循环在不同的海水温度、工质浓度和透平进口压力下的性能,寻求最佳的系统运行工况,同时,在相同海水温度、工质浓度和透平进口压力条件下比较两种循环的性能,突出引射器循环的优越性。第三章,应用能量守恒、质量守恒和动量守恒方程结合现有的经验公式对引射器进行设计,提出了锥形喷嘴、锥形扩张喷嘴和锥形扩张增压喷嘴三种引射器喷嘴结构,同时使用喷针来改变喷嘴的当量直径。利用Solidworks对引射器进行三维建模,在CAXA中设计引射器的二维图纸,最终加工出七种不同结构的引射器。第四章,使用ANSYSCFD软件对引射器进行仿真,按照设计参数建立模型,在mesh软件中划分网格,在fluent软件中对引射器进行计算,改变引射器的结构,观察引射器内部的温度场、压力场、马赫数等参数变化,并计算引射器引射比。第五章,搭建热力循环实验台,对系统内关键设备进行计算,设计整个循环的布局及控制方案,详细介绍了整个系统搭建的流程以及注意事项,阐述了系统的启动顺序和停机方式等内容。第六章,对全文内容进行归纳总结,分析本文研究的不足之处,为以后学者的研究提供了思路。