反射型太阳能聚光器设计

发布时间：2020-08-06 17:37

【摘要】：随着传统能源濒临枯竭，新型能源的开发成了近年来能源行业的一大热点。太阳能以绿色环保、取之不尽、易于开发利用等诸多优点在新型能源开发中占据了重要的一席之地。针对太阳能能流密度低而设计的各种太阳能聚光器应运而生。目前太阳能聚光器主要包括两种。第一种是跟踪式聚光器，即设计同步跟踪系统追踪太阳方向来进行聚光；另一种是免跟踪式聚光器，主要是利用各种结构对光线折射和反射来适应大范围偏转的太阳光角度，从而达到聚光目的。本论文主要研究了一种免跟踪低聚光反射型聚光器，用抛物面拼接法、角度平衡法等方法设计出自由曲面反射面来进行聚光。 为简化设计过程而又能达到收集光线的目的，将前反射面直接设计为抛物面，利用太阳光角度变大会导致光线经前反射面反射的聚光弥散斑下移的特点，逐步设计出多个抛物面拼接成后反射面以达到对各角度入射的光线都能够聚光的效果，并验证了聚光器结构设计的可行性。针对抛物面拼接法程序编写复杂、优化设计困难等问题提出了角度平衡法，将后反射面细分成数千个单元，将每个单元针对不同太阳光角度设计出多种选择，再用光线统计方法来计算出聚光效率最高的单元面型。不断重复从而得到完整的后反射面点集。仿真结果显示出设计方法的有效性。 为配合工艺要求，对自由曲面反射面进行了再设计。根据角度平衡法得到的面型点集，在二阶Bézier拟合的基础上，升阶以达到曲线一阶导数连续的节点线性要求。最后采用B样条方法进行拟合，利用B样条的局部支柱性，简化了曲面的局部修改。仿真结果证明设计方法是可行的。
【学位授予单位】：清华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TK513.1
【图文】：

当然，免跟踪的聚光器必须要在一定程度上能够承受太阳方位角的偏，以折射各个角度的太阳光，使其均能成功地进入太阳能接收器中。图 1.2 是个免跟踪折射式太阳能聚光器，采用 5 片菲涅尔透镜阵列构成一个类球形，将阳能接收器置于球心。该设计可以让太阳光在方位角从 60°到+60°变化的情况，聚光装置一直保持较好的聚光效能[10]。

当然，免跟踪的聚光器必须要在一定程度上能够承受太阳方位角的偏，以折射各个角度的太阳光，使其均能成功地进入太阳能接收器中。图 1.2 是个免跟踪折射式太阳能聚光器，采用 5 片菲涅尔透镜阵列构成一个类球形，将阳能接收器置于球心。该设计可以让太阳光在方位角从 60°到+60°变化的情况，聚光装置一直保持较好的聚光效能[10]。

1.3 Gellert 等人发明的反射式聚光电科技股份有限公司的需，相比其他聚光器有一些显它可以利用光波导来对太阳受太阳光效率极低，拥有很于大范围普及。，它没有自动跟踪装置，结必须要配备自动控制系统或费资源，昂贵的价格也将是踪聚光器，是从几何光学原阳能接收器中，造价极低，，可做成扁平型，易于维护而一般来说其透镜要求较薄较大才能保证较多的进光。

【参考文献】

相关期刊论文 前10条

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本文编号：2782742