ソーラーＳＯＥＣ展開に向けた対流抑制型ソーラーレシーバ開発とシステム設計

用于太阳能 SOEC 部署的对流抑制型太阳能接收器开发和系统设计

• 批准号: 17J04749
• 负责人: 中倉 満帆
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: Niigata University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2017
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2017-04-26 至 2019-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17J04749/
• 关键词: ソーラーレシーバ; ハニカム体; 太陽熱利用; 数値シミュレーション; レシーバ効率; ふく射; 対流熱伝達; 熱伝導; 再生/持続可能エネルギー; 太陽熱; 多孔質体; 連成数値シミュレーション; 熱工学; エネルギー学

昨年度、学術論文Energyへ投稿したデータから、ソーラーレシーバを垂直に配置し、下向き集光によって加熱することで、レシーバで発生する浮力の影響を抑制することが可能であり、結果として従来の方法より精度良く定量的な伝熱現象の評価が可能であることを示した。そこで、今年度は下向き集光(ビームダウン集光)を受けるソーラーレシーバに焦点を当てた。実験に使用したハニカム体が持つ1つの矩形流路について、実構造におけるふく射輸送と熱流体直接数値解析を連成した計算モデルを構築した。流れと熱輸送については、経験式や仮定を使わず、基礎方程式から熱伝達率と圧力損失を直接計算する。一方で、ふく射に関しては、離散方位法によって放射強度の輸送を計算し、壁面吸収/放射率から吸収・反射・再放射量を計算する。この計算手法については、ハニカムレシーバによる集光集熱実験の結果を用いて、計算の妥当性を検証した。また、矩形の単純流路の入り口付近の固体を一部除去したカットバック流路を考案し、数値解析によるレシーバ能力評価も行った。入り口形状によってふく射に対する見かけの光学特性が変わり、レシーバ効率(光熱変換効率)が上昇することを示した。流路におけるエネルギー収支から、この現象が主に反射損失の低下によることを明らかにした。また流路形状によらず、入射ふく射熱流束と空気質量流束の比であるPOM(Power over air mass)を固定した状態では、レシーバ効率が質量流束によって影響を受けることを示した。この条件下では、ある質量流束でレシーバ効率が最大値を取り、その流束よりも小さいまたは大きい条件ではレシーバ効率が悪化することを明らかにし、レシーバの最適な運転条件に関する知見を得た。2つの国際会議と5つの国内学会での発表を行い、1本の論文として学術雑誌Solar Energyに掲載された。

Energy last year, the academic thesis contribute へ し た デ ー タ か ら, ソ ー ラ ー レ シ ー バ を vertical に configuration し, next to the き concentrated に よ っ て heating す る こ と で, レ シ ー バ で 発 raw す る buoyancy の affect を inhibit す る こ と が may で あ り, results と し て 従 to の way よ り く quantitative accuracy good な 伝 hot phenomenon の review 価 が may で あ る こ Youdaoplaceholder0 indicates た. そ こ で, under our は き set light (ビ ー ム ダ ウ ン set light) を by け る ソ ー ラ ー レ シ ー バ に focus を when て た. Be 験 に use し た ハ ニ カ ム body が hold つ 1 つ の rectangular flow に つ い て, be structure に お け る ふ く shoot directly the numerical analytical を と thermal fluid into し た computing モ デ ル を build し た. Flow れ と heat transfer に つ い て は, 経 験 type や 仮 set を わ ず, basic equations か ら hot 伝 da rate と を direct pressure loss calculation す る. Side で, ふ く shoot に masato し て は, discrete azimuth に よ っ て radiation intensity の conveying を calculation し, wall 収 absorption/emission rate か ら を 収, reflection, absorption and emission quantity calculation す る. The <s:1> <s:1> calculation method に に て て て て, ハニカムレシ バによる バによる バによる, the actual <s:1> results of light and heat collection を are obtained by using て て, and the appropriateness of the calculation を検 proves the た. ま た, rectangle の 単 flows の into り mouth paying nearly の solid を a remove し た カ ッ ト バ ッ ク flow し を test case, the numerical analytic に よ る レ シ ー バ ability evaluation 価 も line っ た. Into り mouth shape に よ っ て ふ く shoot に す seaborne る see か け の optical properties が - わ り, レ シ ー バ sharper rate (a) hot - in sharper rate rising が す る こ と を shown し た. Flow に お け る エ ネ ル ギ ー 収 branch か ら, こ の phenomenon が main に low reflection loss の に よ る こ と を Ming ら か に し た. ま た flow shape に よ ら ず, incident ふ く と empty 気 mass flow radiation heat flux bouquets の than で あ る POM (Power over air mass) を fixed し た state で は, レ シ ー バ sharper rate が mass flow beam に よ っ て を by け る こ と を shown し た. こ の conditions で は, あ る mass flow beam で レ シ ー バ sharper rate が numerical を り, the largest そ の beam よ り も small さ い ま た は big き い conditions で は レ シ ー バ sharper rate が 悪 change す る こ と を Ming ら か に し, レ シ ー バ optimal な transport planning conditions の に masato す る knowledge を た. 2 つ の international conference と 5 つ の domestic society で の 発 table を い, 1 this の paper と し て academic 雑 tzu Solar Energy に first white jasmines load さ れ た.

项目成果

Numerical Simulation of High Temperature Solar Receiver and Thermal Receiver for Solar Micro Gas Turbine

高温太阳能接收器和太阳能微型燃气轮机集热器的数值模拟

• 发表时间: 2017
• 作者: ○Koji Matsubara;Sho Isojima;Mitsuho Nakakura;Yuji Yamada;Shota Kawagoe
• 通讯作者: Shota Kawagoe

NUMERICAL SIMULATION OF ANNULUS THERMAL COLLECTOR FOR EXTERNAL FIRED GAS TURBINE

外燃式燃气轮机环空集热器的数值模拟

• 发表时间: 2017
• 作者: Koji Matsubara;Yuji Yamada;○Sho Isojima;Mitsuho Nakakura
• 通讯作者: Mitsuho Nakakura

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