海洋温差电站(OTEC)冷水管道系统传热分析

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海洋温差能是海洋能中能量最稳定、密度较高的一种，具有很好的开发利用价值。海洋温差电站是将海洋温差能实用化的系统之一，冷水管道系统是海洋温差电站的重要组成部分，是深层冷海水进入温差发电系统的唯一通道。在外部温海水的作用下，管道内部冷海水在输运过程中温度会逐渐上升，使发电系统中冷热源之间的温差减小，这将导致温差电站输出功率的降低。为了保障海洋温差电站以较高的输出功率运行，对其冷水管系统的传热过程进行研究很有必要。因此，本文应用大型CFD流体仿真软件FLUENT，研究冷海水在不同规格的冷水管道中的传热情况。
　　本研究主要内容包括：⑴分别建立了垂向长度为500m、700m、1000m，管径为0.6m、0.7m、0.8m、0.9m、1.0m、2.0m、4.0m的冷海水管道与海水的相关模型，选取钢材、玻璃纤维增强塑料（FRP）、高密度聚乙烯（HDPE）为管材，模拟管内冷海水、冷水管与管道外部海水的耦合传热情况，由 Fluent迭代求解出管内冷海水温度的分布情况，结果表明：随着管道长度的增加，管内冷海水的温升幅度逐渐增大；随着管径的增大，管内冷海水的温升幅度逐渐减小。钢质管道内冷海水温升速度与幅度均明显高于 FRP管道和 HDPE管道；FRP管道温升速度与幅度略高于HDPE管道。⑵通过数值计算研究冷海水管管材、管径和管道入口流速等不同因素对管内冷海水温度的影响。在模拟计算中得到大量关于冷海水管内冷海水温度场特性的数据，通过详细分析这些数据得出了对海洋温差电站工程设计有指导作用的结果。

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作者
施伟;
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作者单位

国家海洋局第一海洋研究所;

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授予单位国家海洋局第一海洋研究所;
学科环境工程
授予学位硕士
导师姓名刘伟民;
年度 2016
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原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类海水热能;海洋热力学;
关键词
海洋开发; 温差发电; 冷海水管; 热力交换;

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