应兆平， 何伯述,2

(1.北京交通大学 机械与电子控制工程学院 燃烧与热力系统研究所，北京 100044；2.北京交通大学海滨学院 机械与动力工程学院，河北 黄骅 061199)

光热发电技术具有良好的应用前景，也是目前太阳能利用领域的研究热点之一. 塔式太阳能光热发电系统是利用定日镜场、塔式吸热器及常规发电装置，通过“光—热—电”的转化过程，有效转换太阳能的一种技术形式. 然而，对于塔式光热电站吸热器辐射热流密度分布的大量模拟计算和实验测量研究表明,吸热器壁面具有能流密度不均匀分布特性，并带来了相应的热强度挑战[1]. 具体体现为：在光转化为热的聚光过程中，不均匀的太阳辐射经定日镜聚集到吸热器表面后，会形成不均匀的热流密度分布，这将影响吸热器与传热流体运行温度的均匀性，导致局部温度过高和温度梯度过大，进而造成局部热斑烧毁、吸热涂层性能减退、传热流体分解以及吸热器应力破裂等问题. 例如，美国Solar Two塔式光热电站曾发生因吸热器壁面热流密度过高造成结构损坏的事故[2].

目前，对塔式吸热器表面能流密度分布的研究分为实验测量、模拟计算和近似处理. 实验测量结果多来源于电站的运行报告，如美国Solar One电站[2]和西班牙TSA电站[3]；模拟计算方面，若干光学软件如HFLCAL[4]、MIRVAL[5]和SolTrace[6-7]可以用于计算腔体吸热器壁面能流分布，但尚未见到这类软件用于对环绕型塔式光热电站建模及外露管式吸热器壁面热流分布的模……