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探究太阳直射辐射强度的扰动因素

时间:2023-07-01 理论教育 版权反馈
【摘要】:当太阳直射辐射强度阶跃降低时,集热器出口工质温度下降。图6.2局部太阳辐射阶跃降低时集热器主要参数动态响应

探究太阳直射辐射强度的扰动因素

1.全管长范围太阳直射辐射强度阶跃降低70%和5%

太阳直射辐射强度在整个DSG槽式集热器范围内分别阶跃降低70%和5%,DSG槽式集热器出口工质温度、出口工质流量以及入口工质压力的响应如图6.1所示。

图6.1 太阳辐射阶跃降低时集热器主要参数动态响应

图6.1(a)所示为出口工质温度响应曲线。当太阳直射辐射强度阶跃降低时,集热器出口工质温度下降。太阳直射辐射强度降低70%时出口工质温度降低的幅度要比太阳直射辐射强度降低5%时大得多。太阳直射辐射强度降低70%时,出口工质温度在700s左右再次逐渐达到稳定,温度约为238℃;而太阳直射辐射强度降低5%时,出口工质温度在500s左右即再次逐渐达到稳定,温度约为295℃。

图6.1(b)所示为出口工质流量响应曲线。当太阳直射辐射强度阶跃降低时,集热器出口工质流量先下降后上升,最终达到稳定状态。这是因为太阳直射辐射强度的降低,导致集热管内工质温度下降,并致工质的容积下降,从而导致短时间内集热器出口工质流量的降低。在这一时段内,入口进水流量不变,出口工质流量减少,使多余的工质积存在集热器内,导致集热器内部总工质质量增加、压力增大,从而导致内部至出口的沿程压降增大,出口工质流量增大。随着时间推移,出口工质流量逐渐达到稳定状态。由于太阳直射辐射强度降低70%的扰动幅度比太阳直射辐射强度降低5%的扰动幅度大得多,因此出口工质流量的变化也是太阳直射辐射强度降低70%时更剧烈。太阳直射辐射强度降低70%时,出口工质流量在70s左右达到最小值0.898kg/s,而后流量增加,逐渐达到初始值0.95kg/s;太阳直射辐射强度降低5%时,出口工质流量也在70s左右达到最小值,其最小值为0.946kg/s,而后流量增加,逐渐达到初始值0.95kg/s。

图6.1(c)所示为入口工质压力响应曲线。当太阳直射辐射强度阶跃降低时,集热器入口工质压力先下降后上升,最终达到新的稳定值。这是因为太阳直射辐射强度的降低,导致集热管内工质温度下降,并致工质的容积下降,从而导致了入口工质压力的下降。一段时间内,入口进水流量不变,出口工质流量减少,使多余的工质积存在集热器内,导致集热器内部总工质质量增加,入口工质压力增大,并逐渐达到新的稳态值。同样,太阳直射辐射强度降低70%时入口工质压力的变化幅度要比太阳直射辐射强度降低5%时大得多。太阳直射辐射强度降低70%时,入口工质压力在80s左右达到最小值,而后压力上升,在700s左右达到新的稳定值9.999906MPa;太阳直射辐射强度降低5%时,入口工质压力在100s左右达到最小值,而后压力上升,在500s左右达到新的稳定值9.999990MPa。(www.xing528.com)

2.局部管长范围太阳直射辐射强度阶跃降低70%

分析局部管长范围太阳直射辐射强度扰动时,假设DSG槽式集热器第10~70m管段受到遮挡,该管段直射辐射强度阶跃降低70%(假设此为条件a)。将此条件下DSG槽式集热器出口处工质温度、工质流量以及入口处压力的响应与全部管长范围太阳直射辐射强度阶跃降低70%(假设此为条件b)时的对应值进行比较,如图6.2所示。

图6.2(a)是出口工质温度响应曲线。与条件b相比,条件a时,集热器出口工质温度动态响应线型与条件b时的出口工质温度动态响应线型基本一致,但幅值比条件b时小,且有一个明显的延时。这里的延时与DSG槽式集热器哪段管长受到直射辐射强度扰动有关,当直射辐射强度扰动发生在DSG槽式集热器的末端时,是没有延时的;而直射辐射强度扰动发生的位置越靠前,延时就越长。

图6.2(b)和图6.2(c)所示分别是出口工质流量响应曲线和入口工质压力响应曲线。条件a时的动态响应线型与条件b时的动态响应线型基本一致,但幅值比条件b时小。

图6.2 局部太阳辐射阶跃降低时集热器主要参数动态响应

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