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    组件 120：塔式太阳能接收器
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    组件 120：塔式太阳能接收器

    规格

    管道连接 

    1

    流体进口

    2

    流体出口

    3

    与定日镜场（121）的逻辑连接

     

    通用       用户输入值       物理应用       特征曲线       显示       示例

     

    通用

    在太阳能接收器中，到达孔径区的热流被转移到流向传热介质的热流中。热量被用来提高流体的温度，或者在蒸汽接收器的情况下，提高蒸汽的份额。在从孔径到流体的过程中，会发生一些光学和热损失。这些损失在接收器组件中被模拟出来。用户可以通过在连接管道上施加适当的值来自由定义模型的热边界条件（m 的两个量，Tin 和 Tout）。

    有效热量（单位：千瓦），

    转移到流体中

    其中由光学、对流和辐射损失组成的热损失、

     

    光学损失不取决于接收器的温度，但对流和辐射热损失却取决于接收器的温度。

    该模型为用户提供了几种描述接收器损失的选择：

          • 恒定热损失（模型开关 FHLOSS = 0）
          • 恒定的接收器温度（模型开关 FHLOSS = 1）
          • 可变的接收器温度（模型开关 FHLOSS = 2）
          • 用户对总损失定义的函数（模型开关 FHLOSS = 3）
          • 用户对所有三个损失项定义的函数（模型开关 FHLOSS = 4）
          • 基于表格的总效率值（FHLOSS = 5）

    光学损失

    光学损失由恒定的光效率 ηopt 确定为

     .

    这对应选项 FHLOSS =0、1 和 2。如果只计算总损失项（FHLOSS = 3，5），则光损失被设置为 0。对于 FHLOSS = 4，用户必须提供一个计算公式。

    对流损失

    对于"恒定热损失"（FHLOSS = 0）选项，对流损失的计算方法是

    其中面积比热损失和孔径面积 Arec 恒定。
    对于选项 2 和 3（FHLOSS = 2，3），对流损失被确定为平均接收温度 Trec 和恒定传热系数 Alpha 的函数，

    接收器的温度被设定为一个恒定值（FHLOSS = 2），或者根据进入接收器的流体温度 Tin 和离开接收器的流体温度 Tout 计算。

    温度的加权系数 k 被用来定义进口和出口之间的任何代表性温度。接收器壁外表面的过温可以用设计载荷的壁的过温 来表示。


    对于选项 4（FHLOSS = 4），一个用户定义的函数决定了对流热损失。对于选项 3 和 5（FHLOSS = 3，5），只有总损失由用户定义的函数（FHLOSS = 3）或通过表内插法（FHLOSS = 5）的总效率方法来表示

     

    在这两种情况下，对流损失项被用来代表接收器的总损失。

    一个额外的用户定义函数可以用来表达风对对流损失的影响。

    辐射损失

    与对流热损失一样，辐射损失可以用平均接收温度 Trec 表示为

     

    其中 Sigma 为用户定义的辐射率，Epsilon 为 Stefan Boltzmann 常数。

    请注意，EBSILONProfessional 中的温度通常以 °C 为单位，在此计算中必须转换为 K。接收器温度要么是常数（FHLOSS = 1），要么取决于上述的进口和出口温度（FHLOSS = 2）。对于选项 FHLOSS = 0、3 和 5，辐射损失被设置为零，因为它们没有被明确考虑。在选项 FHLOSS = 4 中，用户必须为辐射热损失项提供一个函数。

     

    接收器中的压降

    EBSILONProfessional 的常规压降处理也用于该组件。用户指定一个标称值，并有不同的选项来确定部分负荷压降。

     

    场和接收器之间的相互作用

    重要的是理解，定日镜场的效率矩阵只对一个配置有效。一个配置是由场内所有定日镜的位置和参数，以及接收器孔径表面的位置和延伸所决定的。即使是一个放大的、几何上相似的配置也会有较低的场效率，因为距离和反射光束的衰减较大。如果电厂要在另一个地方建立，应该设计一个新的定日镜场，因为最佳的定日镜场配置会有一些不同。

    为了防止出错，一个特定场区的所有相关几何数据都只存储在一个地方。这包括定日镜场的总反射面积 Arefl、接收器高度、接收器半径、接收器视角、接收器倾斜度、接收器形状（圆形、矩形、环形、截形）、接收器孔径面积 Arec（根据上述的量计算）和塔台高度。

    这些变量被存储在定日镜场组件中，并通过连接线提供给接收器组件。连接线也被用来从定日镜场模型中访问接收器的一些热力学变量。这些变量在定日镜场模型中被用来确定适当的聚焦状态。
     

     

    用户输入值

    性能参数

    FSPEC

    用于指定质量流量和温度的标志

    如父工况（子工况为可选项）

    表达式  

    =0: 给定质量流量和一个温度，计算其它温度，规定 T1 和 M1，计算 T2 或规定 T2 和 M1，计算 T1

    =1: 给定温度，计算质量流量，规定 T1 和 T2，计算 M1
    FHLOSS

    热损失模型的标志

    如父工况（子工况为可选项）

    表达式

    =0: 恒定热损失

    =1: 恒定接收器温度 （TREC）

    =2: 可变接收器温度模型

    =3: 总损失的适应函数 EQLOSS

    =4: 单个适应函数 EQLOSSOP, EQLOSSCO, EQLOSSRA

    =5: 基于特征线的总效率值 CQLOSS: ETA（QINC）

    注：如果选择 FHLOSS = 0 或 1，则不考虑流体温度对热量的影响。
    ETAOPT 光学效率
    QALOSS 孔径比热损失（仅对 FHLOSS = 0）
    EMIS 接收器表面的发射率
    ALPHA 对流热损失系数
    TREC 接收器温度
    K 接收器温度
    DTWDES 设计壁温差
    EQLOSS 所有损失的适配函数 a,b,c
    EQLOSSOP 光学损失的适配函数 a：RQLOSSOP=f(...)
    EQLOSSCO 对流损失的适配函数 b：RQLOSSCO=f(...)
    EQLOSSRA 辐射损失的适配函数 c：RQLOSSRA=f(...)
    FWIND

    风效应的计算方法

    如父工况（子工况为可选项）

    表达式

    =0: 由恒定系数 CORWIND 给定

    =1: 适配函数 EWIND
    CORWIND 纠正因风引起的额外对流热损失的系数
    EWIND 风影响的适配函数（结果是对流热损失的系数）
    FMODE

    计算模式标志 设计/非设计

    如父工况（子工况为可选项）

    表达式

    =0:  全局

    =1:  局部非设计（即总是非设计模式，即使已经进行了全局设计计算）

    =-1: 局部设计

     

    压力损失参数

    DP12N 标称压力损失（如果 FDP12N = 0，则使用此值）
    FDP12PL

    部分负荷压力损失的计算方法

    如父工况（子工况为可选项）

    表达式                         

    =0: 取决于质量流量             

    =1: 取决于质量和体积流量             

    =2: 标称值时的常数           

    =3: 基于特征线 CDP12PL：DP12/DP12N=CDP12PL(M1/M1N)                

    =4: 基于适配函数 EDP12PL：(DP12/DP12N=EDP12PL(M1/M1N)     
    EDP12PL FDP12PL = 4 时，适配函数 EDP12PL，部分负荷压降（DP12 / DP12N = EDP12PL(M1 / M1N) ）

     

    环境和辐照度参数

    FQINC

    入射功率的定义              

    如父工况（子工况为可选项）

    表达式

    =0: 取自连接的定日镜场模块（121）

    =1: 由参数定义（用于测试目的）
    QINC 接收器孔径上的入射功率 AREC
    FSTAMB

    环境温度的定义      

    如父工况（子工况为可选项）

    表达式

    =0: 由参数 TAMB 给定

    =1: 取自指数为 ISUN 的 SUN 组件
    TAMB 环境温度（如果 FSAMB = 0，则使用此值）
    FSWIND

    风速和风向的定义   

    如父工况（子工况为可选项）

    表达式

    =0: 由参数 VWIND 和 AWIND 给定

    =1: 取自指数为 ISUN 的上级太阳组件
    VWIND 风速（> 0，如果 FSWIND=0，则使用此值）

    AWIND

    风向（从南到北 = 0°，东向为正，数值范围为 0...360°，如果 FSWIND = 0 则使用此值)

    ISUN

    参考太阳能数据组件的指数

    M1N         

    质量流量（标称）

    V1N          

    点1处的比容（标称）

    标记为蓝色的数值是非设计计算参考量。在所使用的公式中，实际的非设计值参考这些量。

    一般来说，所有的输入需要可见。通常会提供默认值。

    更多关于输入域的颜色和描述的信息，请参见编辑组件\规格值。

    关于设计值与非设计值以及标称值的更多信息，请参见通用\接受标称值。 

     

    结果值

    RQINC 计算出的接收器孔径入射功率 AREC
    RQAINC 计算出的接收器上的特定入射功率 = RQINC / AREC
    QLOSS 计算出的接收器总损耗
    QALOSS 计算出的接收器的特定总损耗 = QLOSS / AREC
    RQLOSSCO 接收器的热损失（对流）
    RQLOSSRA 接收器的热损失（辐射）
    RQLOSSOP 接收器的光学损失
    RQEFF 流体吸收的热量
    ETAREC 接收器效率 = RQEFF / RQINC
    RTREC 有效接收器温度（如果 FHLOSS = 1,2,[3],[4]）
    DTW 壁温差（如果 FHLOSS = 2,[3],[4]）
    DP12 压力损失
    RVWIND 计算中使用的风速
    RAWIND 计算中使用的风向
    SCONV 计算中使用的风影响修正系数
    RTAMB 计算中使用的环境温度
    AREC 接收器孔径面积（由定日镜场矩阵定义）
    RECELEV 接收器离地面的高度
    FRECFORM 接收器的形式
    RECDIAM 接收器直径/宽度/底座直径
    RECHEI 接收器高度/直径/边缘长度/表面管道长度
    RECTILT 接收器倾斜角度
    RECVIEW 接收器视角
    QINCDES 设计截取功率（从定日镜场模型获得）

     

    物理应用

    方程式

    常规热平衡

    输入到流体中的热由以下方程给定

    M1*(H2-H1) = RQEFF .

     

    有效的热输入 QEFF 取决于入射功率 QINC 和接收器的损耗

    RQEFF = RQINC - RQLOSS

     

    总热损失 RQLOSS 由三个单项组成

    RQLOSS = RQLOSSOP + RQLOSSCO + RQLOSSRA

    其中：

    RQLOSSOP 光学损失（不取决于温度）
    RQLOSSCO 光学损失（不取决于温度）
    RQLOSSRA 辐射热损失

     

    用户有几个选项来决定如何计算损失项。这些选项在以下章节中列出：

     

    FHLOSS=0: 恒定热损失

    参数 QALOSS 为吸收器规定了一个恒定的热损失，不区分辐射性和对流性热损失。

    RQLOSSOP = (1-ETAOPT) * QINC
    RQLOSSCO = SCONV * QALOSS * AREC
    RQLOSSRA = 0

     

    FHLOSS=1: 恒定接收器温度 TREC

    辐射（RQLOSSRA）和对流（RQLOSSCO）的热损失由规定的接收温度器TREC计算。

    RQLOSSOP = (1-ETAOPT) * QINC
    RQLOSSCO = SCONV * ALPHA * (RTREC - RTAMB) * AREC * 0.001 (W-> kW 换算!)
    RQLOSSRA =EMIS * SIGMA * ( (RTREC+273.15)**4 - (RTAMB+273.15)**4) * AREC * 0.001 (W-> kW 换算!)

    其中 RTREC = TREC

    SIGMA = 5.6704 E-8 W/(m2K4) (Stefan-Boltzmann 常熟)

     

    FHLOSS=2: 接收器温度可变

    该选项与 FHLOSS = 1 相似，但接收器温度是由接收器的进口（T1）和出口（T2）温度决定的。用户可以通过参数 K 来定义进口和出口温度之间的权重。此外，还增加了一个由负荷决定的接收器壁的温度。用户必须指定设计温差 DTWDES 和设计入射功率 QINCDES（限制规格值）。

     

    RQLOSSOP = (1-ETAOPT) * QINC
    RQLOSSCO = SCONV * ALPHA * (RTREC - RTAMB) * AREC * 0.001 (W-> kW 换算!)
    RQLOSSRA =EMIS * SIGMA * ( (RTREC+273.15)**4 - (RTAMB+273.15)**4) * AREC * 0.001 (W-> kW 换算!)

    其中

    RTREC = T1 + K * ( T2 - T1 ) + DTWDES * QINC / QINCDES

    SIGMA = 5.6704 E-8 W/(m2K4) (Stefan-Boltzmann 常数)

     

     

    FHLOSS=3: 总损失的适配函数

    用户可以为总的接收器损耗（包括光学！）提供一个适配函数 EQLOSS。这个选项是为那些想建立一个相当全面的接收器损耗模型的用户准备的，这些损耗项之间有很强的相互作用。

    RQLOSSOP = 0
    RQLOSSCO = SCONV * EQLOSS()
    RQLOSSRA = 0

     

    FHLOSS=4: 单独的损失适配函数

    用户可以为三个损失项提供单独的适配函数。这三个项可以或多或少地相互独立计算时，很实用。

    RQLOSSOP = EQLOSSOP()
    RQLOSSCO = SCONV * EQLOSSCO()
    RQLOSSRA = EQLOSSRA()

     

    FHLOSS=5:  基于特征线的总效率值

    如果知道接收器的负荷效率曲线，可以使用该选项。

    RQLOSSOP = 0
    RQLOSSCO = SCONV * CQLOSS * QINC
    RQLOSSRA = 0

    其中 CQLOSS = CQLOSS (QINC/QINCDES)

     

    风对热损失的影响：SCONV

    接收器的热损失可能会因风（强制对流）而增加。引入一个乘数 SCONV 以模拟增加的对流热损失 RQLOSSCO。系数 SCONV 的计算方法为

    FWIND=0: SCONV = CORWIND

    FWIND=1:

    		 SCONV=CORWIND*EWIND

    （风的影响可以在适配函数 EWIND 中建模，EWIND 的默认值为 1）

    其中 CORWIND 是一个 >= 1 的参数，EWIND 是一个结果值 >= 1 的适配函数。

      

    压力损失

    EBSILONProfessional 的常规压降处理也用于该组件。用户指定一个标称值，并有不同的选项来确定部分负荷压降。

     

    标称压力损失

    标称压力损失必须由用户通过参数 DP12N 来规定。

     

    部分负荷压力损失

    用户在计算部分负荷压力损失时有以下选择：

    FDP12PL=0:

    取决于质量流量（与标称值有关）

    FDP12PL=1:

    取决于质量和体积流量（与标称值有关）

    FDP12PL=2:

    标称值不变

    FDP12PL=3:

    基于特征线的数值 CDP12PL：DP12 / DP12N = CDP12PL（M1 / M1N）

    FDP12PL=4:

    适配函数 EDP12PL：（DP12 / DP12N = EDP12PL（M1 / M1N）
     

    特征曲线

     

    CD12PL: 压力损失特征线

    DP12/DP12N = f(M1/M1N)

     

    CQLOSS: 热损失特征线

    QLOSS/QINC = f(QINC/QINCDES)

    组件显示

    显示选项 1

    示例

     

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