太陽能煙囪發(fā)電新技術(shù)

1、維晉資計I 太陽能學報Vol, 24 0.4ACTA ENERC1AE SOLARIS S1NICAA2化卷 強嚴嚴5-11/11(23)將上式代入式（總）中*得出渦輪發(fā)也機的功率 計算公式為：PR=0 018 j； iF iiT, - T15Ta I(24)由上血的境電功率的計算公丈可以看出太陽能煙囪發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電功率主要由3部分因素決宦： 公式括弧中的第一項代表空氣的特性參數(shù).反映了 發(fā)電功率與遍度的間接函數(shù)關(guān)系；公式抵弧屮的第 二項表示了發(fā)電功率與空氣溫度、地面溫度的貢接 函數(shù)羌系*仝式括弧中的最后一項表示了發(fā)電功率 與太陽能煙囪發(fā)電系統(tǒng)的幾何尺寸戔系岀從最后一項可以看出隨著集熱搠的直徑

2、和煙囪高度的增加*發(fā)電功率提高*與Robert Richards等人在西班牙 Manzanares建成的第一座太陽能煙囪發(fā)電站的早期 研克結(jié)果相 致，見圖2。20Q400600*00 IQQOP/MW圖2 輸出功率F與集熱棚走樓口心畑囪裔攬H之間的關(guān)系【叮Fig, 2 Relationship between the rator power anddisirneter of -collectDr canopy and chitnney height4.2末陽能煙囪發(fā)電技術(shù)中能轉(zhuǎn)換鼓率太陽能煙曲發(fā)電技術(shù)的總腿星轉(zhuǎn)換效率也是由 上聞所討論的二個能繪轉(zhuǎn)牝過程的分效率所決定維晉資計I 衣 陽 能 學

3、投維晉資計I 維晉資計I (26)(27)太陽施集熱棚煙囪網(wǎng)能渦輪發(fā)電扒的亠V =典仏可r（25）其中太陽能到空氣熱能的轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)換效率為：m cA - TJ空氣熱能甸鳳能的轉(zhuǎn)換效率可表示為：AchcAP= 用 5（丁口 F TJ風能到電能的轉(zhuǎn)換效率的主要取決渦輪發(fā)電機 組的效率，一般為4080%o5太陽能煙囪發(fā)電技術(shù)的優(yōu)缺點5-1太陽能煙囪發(fā)電技術(shù)優(yōu)點太陽能煙囪發(fā)電技術(shù)之所以受到廣泛的關(guān)注， 主要因為它具有以下優(yōu)點：1）丈陽能煙囪發(fā)電技術(shù)是環(huán)境友好的淸潔能 游不會象化石能源產(chǎn)生環(huán)境污染，衣陽能幾乎是取 之不盡，用之不竭.太陽能煙囪發(fā)電技術(shù)是可再生能 源的開發(fā)利用，對緩解日益嚴重的能源危機有重要

4、 意義亠2）太陽能煙囪發(fā)電技術(shù)適合于建在人口稀少的 閑置的土地上這對于耕地面積銳減的當今世界也 具有重要的現(xiàn)實意義因此太陽能煙囪發(fā)電技術(shù)特 別適合于我國廣闊的西部地區(qū)7為我國的西部大開 發(fā)僦出獨特的貢獻口3）太陽能煙囪發(fā)電技術(shù)繪-種很好的太陽能轉(zhuǎn) 化技術(shù).集熱棚地面吸收的太陽能不但白天能夠發(fā) 電而且晚匕也能釋敢能量.保證發(fā)電機組的連續(xù) 運行4）太陽能集熱棚以及煙囪材料均可以便用現(xiàn)有 的常規(guī)材料設(shè)備較其它發(fā)電技術(shù)簡單，運行費用 低；而且設(shè)篙規(guī)模越大功率越大發(fā)電的效率也越 高，經(jīng)濟性上適合于建立大功率的太陽能煙囪發(fā) 電血5）太陽能煙囪發(fā)電技術(shù)除了在能源開發(fā)上被利 用以外，近年來用于改善局部地區(qū)的空

5、氣擴散，消除 局部空氣污染上的研究報道也很塞HL。5.2太陽能煙囪發(fā)電技術(shù)毓點太陽能煙囪發(fā)電技術(shù)自從197呂年的西班牙的 第一座示范工程以來、至今仍沒有建成大規(guī)模的太 陽能發(fā)電站主要因為該技術(shù)還存在以下缺點；1）集熱棚的透明材料*很容易被塵土蓋土，不易 清洗*使透明材料的熱交換效率下降。2）在大鳳下，透明材料易彼破壞。3）超高煙囪的防鳳防震的安全問題也值得進一 步探討，目前世界匕最高的人工建跑物是加皇大的 窖倫多電視塔只有550m髙“4）與晉通的風力機梢比*大結(jié)構(gòu)的太陽施煙囪 內(nèi)的渦輪發(fā)電機在經(jīng)濟上是不合算的。53發(fā)展太陽能煙曲發(fā)電技術(shù)的建儀針對以匕缺點，可以采取以下措施進行改進：1）龍陽能煙

6、囪除r進行發(fā)電以外”還可以利用 渦輪機旋轉(zhuǎn)的動能直接抽取地下水一方面適合于 干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)灌漑另一方面可進行集熱棚透明材 料的涓洗2）可在太陽能煙囪上安裝風力發(fā)電機，利用 鳳能和太陽能進行互補* 一方面提高發(fā)電功率，另一 方面削減犬鳳對太陽能煙囪裝備的破壞3）可以對太陽能集熱刪和煙肉內(nèi)溫度場和流動 場進行三維數(shù)值模擬計算優(yōu)化太陽能煙囪發(fā)電裝 笛的結(jié)構(gòu)和效率.目前我們疋在從事這方面的研究 工作口4）研究太陽能煙囪改善局部空氣擴散，消除局 部的大氣污染是太陽能煙囪技術(shù)的一個新的熱點6結(jié)語1）太陽能煙囪發(fā)電技術(shù)的能量轉(zhuǎn)化過程及效率主要由三個部分組成可用下面流程簡圖表示：太陽電能a2太陽能煙囪發(fā)電技術(shù)墾

7、環(huán)境友好的清潔能源 技術(shù)，非常適合于我國西部地區(qū)。甸號表A 集熱棚內(nèi)地面面積，n?Ap集齡棚四周空氣人口截面積，n?口劃擴散率+H?為% 定圧比熱容J/kV）ff重力加建度口琮氐 煙向髙度mIip 筆憩棚四尚離地面間隙高度，mL沿平板流動平板特征氏廈，m心進人集熱棚空氣的質(zhì)量疏率，kg為維晉資計I 暢家寬等：丸陽能煙觀發(fā)電新技斥維晉資計I 維晉資計I 嘰努謝爾特數(shù)Pfl禍輪機發(fā)電功寧，WPr普朗特數(shù)0對瀕換熱港W ,Tt集熱棚人口空弋溫度，弋T,集熱棚內(nèi)空吒溫度匸Tm煙園底部空昴高覘度+忙T3集熱捌.內(nèi)地面溫度，匸tl煙囪頂部空氣嚴高溫度.1Cw菓熱棚內(nèi)部空弋流速*ni/s%集熱梱四周處人口空

8、咒謊建叫煙因內(nèi)空氣流速 Pm/&a對流平均換熱呆數(shù)兒標準空氣直喊率r6V /kmE奘熱擁四周處人口空吒憲擴流連減小系數(shù)辛系統(tǒng)總能址轉(zhuǎn)換爺率喘蔬鎬輪機能嚴轉(zhuǎn)換效率弘太陽能到空弋熱能的轉(zhuǎn)快效率.伽卜空氣熱能到鳳能的轉(zhuǎn)換效率，A導熱系數(shù)+W/(ra)酚丄沿平板流動的雷諾數(shù)磯室溫空弋密度.kg/rn3%煙園展部空氣密度/煙囪截面半徑gti運動粘度m人T.室溫空氣溫度，亡丹煙囪頂部空氣密度Tkg/mJAp煙囪頂部和底即的壓力畫,Pa爭考丈秫1 Kober I Kichards. Spanish Sol 狀 Chimney Nwrs Cample tionlJ- MPS ReviewFl98l(6)；2l

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15、y generating system was int rod need. The radiation of the sun passes through the solar collector. The sun heated the land through the solar collector array in turn, heating the air flowing. The warmer air Hows up from the collector into the chimney where it turns the rotor installed in the chimney,

16、then producing the electrical power with the generator. This solar-to-electric energy conversion and its efficiency involve three following stages： conversion solar energy into air thermal energy through solar collector, conversion thermal energy into kinetic energy by chimney t conversion kinetic energy i