聚光器斜率误差对能流分布影响的研究

发布时间：2020-05-08 02:14

【摘要】：随着化石能源的日益枯竭和环境污染的日益严重，开发绿色新能源成为各国面临的重大问题。太阳能、风能和生物质能等可再生能源越来越受到人们的重视。其中太阳能热发电技术具有广阔的应用前景，太阳能热发电技术包括塔式、碟式和槽式系统。其中碟式系统以其较高的热电转换效率和应用灵活等优点而受到了广泛的关注。 聚光器是碟式斯特林太阳能热发电系统的重要装置，其作用是将能量密度较低的自然太阳光进行汇聚，，以便太阳能斯特林发动机将其吸收，并转化成为热能，供热机做功。聚光器作为能量汇聚的装置，其在加工和安装等过程中不可避免的会产生各种误差，误差的存在会影响聚光器的焦斑能量分布特性偏离理论值，进而对整个发电系统的效率、寿命及运行可靠性等重要指标产生影响。因此本文针对某型碟式聚光器，研究了其反射面斜率误差（slope errors）对聚光器焦平面上的能流分布的影响规律。 本文在碟式聚光器几何聚光比和能量聚光比等概念的基础上，推导了碟式聚光器在自然光线下反射面主要参数之间的几何关系和计算方法，以及聚光器和吸热器的各种能量损失模型，为展开聚光器焦平面上的能量密度的分布研究奠定基础。 论文根据所建立的反射面主要参数之间的理论关系，并基于蒙特卡洛法研究了碟式聚光器反射面斜率误差对其焦平面能流分布的影响规律。研究过程中采用Tracepro软件建立了碟式聚光器的光线追踪分析数学模型，并通过求解该数学模型，得到了碟式聚光器焦斑能量分布特性。计算结果与文献进行对比，表明该碟式聚光器光线追踪数学模型具有较好的理论价值。 为了分析进一步完善采用碟式聚光器光线追踪数学模型，论文结合有限元法思想，对聚光器反射面的斜率误差对其焦平面上的能量密度分布的影响进行了进一步研究，得出了碟式聚光器斜率误差对其焦平面上的能量分布特性的影响规律。研究结果表明，聚光器反射面的斜率误差对焦平面能量分布有较大的影响。为聚光器加工过程中斜率误差的计算提供了新的计算思路。
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TK513.1

【参考文献】

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本文编号：2653940