太阳能热发电用储热混凝土的制备与储热单元热应力模拟分析

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1、武汉理工大学硕士学位论文摘要面对世界能源的日益枯竭，环境日益遭受严重的污染，各国都开始把视线集中到了可替代能源上来，可替代能源将直接影响到人类社会的可持续发展。近几年来，世界范围开发新能源越来越兴盛，而太阳能作为一种绿色无污染的能源，以及其储量无穷的特点，引起了研究者广泛的关注，而这其中的太阳能热发电技术已成为了人们的焦点，世界范围内也已经建成投产了多座太阳能热发电站。但是太阳能也有其自身不可避免的缺点，那就是阳光具有间歇不稳定性，这就必然引入了太阳能储热系统的问题，太阳能储热系统的作用就是太阳能电站将太阳光充足的时候

2、所产生的多余热量储存起来，当太阳光不充足的时候可以把热量转换出来以供电站正常运转。在目前太阳能热发电站中，广泛使用的储热材料为相变材料，但是相变材料一般对反应容器要求比较高，而且成本相对也比较高。本实验室结合耐火浇注料的制备经验，制备出成本低廉且对管道无任何腐蚀的混凝土储热材料，结合实验室前期工作，本论文的工作如下：结合制备太阳能中温混凝土的经验，制备出能耐高温的储热混凝土，通过改进配方，提高储热材料的性能，同时也降低了材料制备的成本；研究高温储热混凝土在掺入石墨含量不同的条件下，抗压、抗折性能的变化，确定其最佳配合比

3、及制备工艺并分析了变化的规律和原因。实验表明，高温储热混凝土掺入5％石墨，强度仍能满足工业要求。研究高温储热混凝土在不同高温环境下，其体积及力学性能的变化情况，分析了体积变化和力学性能变化的原因；实验表明，配方设计中，掺入的铝微粉与铝钒土在高温下反应生成了莫来石相，材料的力学性能有了明显的提高；利用有限元分析软件ANSYS对储热模型进行热应力分布模拟，首先建立分析模型，及其温度场，再建立相应结构场，在结构场中对模型进行边界条件的设置，再将温度场与结构场相耦合，计算分析出模型的温度分布、热应力分布(其中包括径向应力与剪应

4、力)，结合所导出的数据，绘制出模型的温度和热应力分布图：利用ANSYS建立的温度与结构耦合场，分析了材料的参数泊松比、热膨胀系数、弹性模量分别对材料热应力分布的影响，为实验室提高储热材料性能提武汉理工大学硕士学位论文供了一定的理论依据和指导方向。通过对实验结果的研究和分析，本实验室所制各的高温储热混凝土可以作为一种较为理想的太阳能热发电储热材料。关键词：储热，太阳能发电，混凝土，模拟，能源Il武汉理工大学硕士学位论文AbstractBecausethegrowingenergydepletionandincreasin

5、glysevereenvironmentalpollutionallOVertheworld，manycountrieshavebeguntofocusattentiontothealternativeenergy,whichwillhaveadirectimpact011sustainabledevelopmentofhumansociety．Recently，thedevelopmentofnewenergysourcesisflourishingaroundtheworld．Thesolarenergyasano

6、n—pollutinggreenenergyandendlessreserveshasbeenpaidextensivelyattentionbypeople．Thesolarpowergenerationswhichhavebecomethefocushavebeenestablishedaroundtheworld．Butthesunlightalsohasunavoidabledisadvantage，whichisunbalancedintheenergysupply,thustheintroductionsa

7、boutsolarthermalstoragesystemsisnecessary．Thesystemofthesolarthermalstorage，namely，makesexcessenergystoredwhenthesunlightissufficiencyandtransferredouttotheelectricitygenerationofpowerstationswhenthesunlightisshortage．Inthecurrentsolarthermalpowerplant，thephasec

8、hangematerialsarewidelyusedinsolarthermalstoragematerials，butthephasechangematerialinthereactionvesselalwaysrequirebetterenvironment，andenergystoredthroughthereaction