窗式颗粒幕吸热器腔内耦合传热机理建模研究

摘要

太阳能颗粒幕吸热器可以利用自由下落颗粒直接吸收聚集的太阳辐射能.文章基于离散相模型(DPM)和离散坐标辐射模型(DOM),在颗粒幕入口厚度为10～50 mm的5种工况下,对带有石英玻璃窗的颗粒幕吸热器进行三维数值模拟,分析了颗粒相与流场之间的气固耦合作用和颗粒辐射对吸热器整体辐射场的影响.模拟结果表明:带有石英玻璃窗的颗粒幕吸热器可以有效增加吸热器的光热转化效率、降低对流热损失和吸热器空腔内壁面再辐射热损失;在相同颗粒质量流量下,颗粒幕厚度对颗粒幕流动形态和温度分布存在不可忽略的影响;吸热器出口处颗粒的平均温度达到1120 K以上,吸热器的光热转化效率达到0.65以上;随着颗粒幕入口厚度的增大,吸热器出口处颗粒的平均温度和吸热器的光热转化效率呈现先增大后减小的变化趋势,在颗粒幕入口厚度为30 mm时,吸热器出口处颗粒的平均温度和吸热器的光热转化效率最高,分别为1128.5 K和0.664.