基于圆管CPC集热器的性能研究

发布时间：2020-06-04 16:24

【摘要】：圆管CPC(Ccompound Pparabolic Cconcentrators,CPC)由圆管吸收体和CPC反射面组成,在太阳能热利用中有着广泛的应用。而在CPC的优化设计和性能评价时,必须知道其光学效率与与入射角的关系。长期以来,基于圆管CPC的光学效率的分析依赖与光线追踪分析,但该方法工作量大,有时因设计方案数量巨大甚至是不可能的,为此,本文将从理论上建立了基于圆管CPC光学效率因子与入射角的数学模型,从而便于CPC性能分析。首先从理论上建立了计算对称CPC(Symmetric CPC,S-CPC)光学效率的二次、三次及四次反射数学模型。研究结果表明,当光线垂直入射到S-CPC的采光面时,40%以上的光线需要经过2次以上的反射才能到达吸收体。模拟分析与理论计算对比表明,三次反射模型可以用来精确预测基于S-CPC的光学性能。其次从理论上建立了计算非对称CPC(Asymmetric CPC,A-CPC)光学效率的二次、三次和四次反射数学模型,模拟分析与理论计算对比表明,二次反射数学模型可以准确预测A-CPC的光学性能。最后,根据真空管的几何特性,本文提出了六种适用于全玻璃真空管的A-CPC设计方案。研究表明:从接收角范围内平均光学效率来看,依据“帽型”吸收体设计的底部V型腔(方案六)的A-CPC最优,依据真空管外管设计(方案一)的A-CPC最差;从年采光量来看,方案一的A-CPC因几何聚光比最大,年采光量最大;从单位采光面积的聚光量来看,方案六最大,除方案一外,其他设计方案相差不大。依据玉溪的地理纬度(北纬,24.254271°)和每天有效运行时间6小时的要求,设计制作了依据“帽型”吸收体设计(方案五)的全玻璃真空管A-CPC聚光集热器,该A-CPC集热器东西向水平放置,集热器采光面积为2.7 m2,不锈钢的镜面反射率(?)为69.44%,在接收角度范围内的平均效率因子(?)为52.55%。实验测量显示该集热器的热效率在38-40%之间。
【图文】：

热电站,中温,工质,集热器

合抛物面聚光器 ④SRTA:固定的球形反射光线的能量密度低，当太阳光直接照射普通非聚光温度的工质供给工业用于中温利用。根据联合国统集中在 100 ℃以上的中温用热,有一半的能源以，为了提高太阳光的能流密度,选择合适的集热器的要求，从而实现太阳能的中温利用，同时也能为济市场。集热器物面反射镜、玻璃真空集热管（或者其他类型的吸构成[24]。它是将太阳光经过反射形成一条线状光斑吸收体内的工质经过加热后形成高温工质，然后经动蒸汽轮机循环发电。早在 19 世纪 90 年代，国际研究，，包括美国的国家可再生实验室 NREL(Natatory), 国际能源机构 IEA(International Energy A。

聚焦集热器,抛物面镜,高塔

图 1.2 碟式抛物面镜聚光点聚焦集热器集热器与分布式聚光器不同的地方的是它们的吸热有一个高塔，如下图所示，高塔的顶部配有一个用的四周配有很多平面反射镜，它们会将太阳光反射中心接收器内的流动工质，将热量传递给水，将水气，借以推动蒸汽轮机发电，一部分热能会储存在光系统主要由聚光、集热、蓄热、发电等子系统部
【学位授予单位】：云南师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TK513.1

【参考文献】