CPC太阳能集热器的集热性能及其在中低温领域的应用研究
发布时间：2020-12-04 19:39
面对日益增长的绿色能源的需求,迫切需要开发能够提供中低品位热能的高效太阳能集热器。复合抛物面集热器（CPC）在80～250℃区间具有很好的集热特性,但是由于研究投入不足,缺乏成熟技术。本文针对CPC的关键技术,重点研究了接收半角、集热管布置、和优化集热温度等方面的问题,研究工作主要包括下列4个方面：（1）CPC设计：建立了太阳能辐射计算模型,计算得出南京地区四个典型日的太阳辐射强度。选取了接收半角为10°,20°,30°的三组圆管形CPC,吸收体采用了具有真空隔热的集热管,对四种真空集热管（单管R、单管2R、双管水平和双曲面）布置方案进行了设计。（2）集热器光学模拟：采用基于MCRT法的TRACEPRO软件,对CPC太阳能集热器进行光学建模；对不同半角、不同集热管布置的方案进行模拟；分析研究CPC吸收太阳能辐射强度、总光学效率、吸收体表面的能流密度。（3）集热效率模拟分析：建立CPC一维稳态传热模型、瞬时集热效率模型。以乙二醇为集热工质,应用FLUENT软件,模拟分析了不同半角、不同进口温度、不同质量流量、不同环境温度、不同风速情况下的集热效率。（4）经济性分析：应用F-图法的热性能分...
【文章来源】：东南大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１中国太阳能资源分布图ｗ??太阳能虽然具有资源分布广泛、总量巨大、清洁，不会产生环境问题等特点，同时??也存在一定的局限性，单位面积能量密度低，资源存在间歇性，受昼夜、天气、季节等??因素影响巨大
３％?４％??图１－２能源需求构成图ＰＩ?图１－３热能温度分布图Ｗ??如图１－２，?１－３所示，根据能量需求的结构构成，可ｔＵ看出热能需求占能源总消耗的??７０％。在热能需求中根据温度分布的不同，各自占的份额也不同，其中中低温度区间??１００￣２５０°Ｃ，占热能消耗的２０％，约占能量总需求的１４％，因此对中低温热源的需求量??非常大Ｐ１。??表１．２太阳能集热器的类型Ｗ??安装方式?集热器类型?聚焦方式?聚光比集热温度??平板型集热器（ＦＰＣ）?面聚焦?１?３０￣８０??ｇｊｇ?真空管型集热器巧ＴＣ）?面聚焦?１?５０￣２００??１?？５?６０？２４０??复合抛物面聚光器（ＣＰＣ）?线聚焦?：Ｚ??ｏＵ?？ｊＵＵ??ＭＭ＇Ｓ？?菲涅尔透镜集热器（ＦＬＣ）?线聚焦?１０￣４０?６０－２５０??槽式太阳能集热器（ＰＴＣ）?线聚焦?１５￣４５?６０？３００??＿?＾?碟式太阳能集热器（ＰＤＲ）?点聚焦?１００－１０００?１００－５００??了?塔式太阳能集热器（ＨＦＣ）?点聚焦?１００￣１５００?１５０－２０００??表１．２Ｗ给出了目前常用的太阳能集热器类型，及其安装方式、聚焦方式、聚光比范??围和集热温度的范围。对于集热温度为８０￣２５（ＴＣ的太阳能集热器主要有复合抛物面集热??器化ＰＣ），菲涅尔透镜集热器（ＦＬＣ），槽式太阳能集热器（ＰＴＣ），对于ＦＬＣ和ＰＴＣ两??种太阳能集热器需要进行单轴跟踪。但是对太阳进行跟踪，技术复杂，跟踪精度要求高，??而ＣＰＣ集热器结构简单且不需要跟踪
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【参考文献】：
期刊论文
[1]太阳能集中供热水系统运行的经济性分析[J]. 徐俊芳,李越铭,王皆腾,赵耀华. 建筑技术. 2015(11)
[2]不同方位角上太阳能集热器最佳倾角的确定[J]. 钟林志,孙志新,许巧玲,严哲钦. 福州大学学报(自然科学版). 2015(01)
[3]低温热源太阳能吸收式空调采暖工程案例[J]. 建设科技. 2014(18)
[4]基于TracePro新型复合抛物面集热器的光学性能研究[J]. 李开创,余雷,郑立军,赵明德. 太阳能. 2014(07)
[5]中温太阳能集热技术应用分析[J]. 王敏,何涛,路宾. 建筑科学. 2013(02)
[6]乙二醇装置腐蚀与防护[J]. 赵敏,康强利. 石油化工设备技术. 2012(05)
[7]太阳能系统经济性分析及评估新方法研究[J]. 代建国,杨建荣,陈戈. 绿色建筑. 2010(06)
[8]太阳能热水工程案例分析[J]. 王凌志. 大众科技. 2010(08)
[9]乙二醇装置多效蒸发器的腐蚀与选材[J]. 胡久韶,王东,王丽银,程四祥,周斌. 石油化工设备技术. 2010(03)
[10]倾斜面上直射辐射计算方法的探讨[J]. 程艳斌,何官兴,唐润生. 云南师范大学学报(自然科学版). 2009(02)
博士论文
[1]非跟踪型太阳能聚光器的优化分析和实验研究[D]. 李桂强.中国科学技术大学 2013
硕士论文
[1]三种低倍聚光比CPC的对比研究[D]. 杨明.中国科学技术大学 2015
[2]基于全玻璃真空管和CPC集热器的设计及性能研究[D]. 王进福.云南师范大学 2014
[3]新型CPC真空管式太阳能集热器的模拟研究[D]. 高宏宇.昆明理工大学 2012
[4]蛇形复合抛物面太阳能集热器的性能研究[D]. 张晓伟.天津大学 2012
[5]CPC热管式真空管集热器传热模型的分析[D]. 石玲.浙江大学 2007
[6]复合抛物面型集热器性能研究[D]. 张晓东.西北工业大学 2006
本文编号：2898140
【文章来源】：东南大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１中国太阳能资源分布图ｗ??太阳能虽然具有资源分布广泛、总量巨大、清洁，不会产生环境问题等特点，同时??也存在一定的局限性，单位面积能量密度低，资源存在间歇性，受昼夜、天气、季节等??因素影响巨大
３％?４％??图１－２能源需求构成图ＰＩ?图１－３热能温度分布图Ｗ??如图１－２，?１－３所示，根据能量需求的结构构成，可ｔＵ看出热能需求占能源总消耗的??７０％。在热能需求中根据温度分布的不同，各自占的份额也不同，其中中低温度区间??１００￣２５０°Ｃ，占热能消耗的２０％，约占能量总需求的１４％，因此对中低温热源的需求量??非常大Ｐ１。??表１．２太阳能集热器的类型Ｗ??安装方式?集热器类型?聚焦方式?聚光比集热温度??平板型集热器（ＦＰＣ）?面聚焦?１?３０￣８０??ｇｊｇ?真空管型集热器巧ＴＣ）?面聚焦?１?５０￣２００??１?？５?６０？２４０??复合抛物面聚光器（ＣＰＣ）?线聚焦?：Ｚ??ｏＵ?？ｊＵＵ??ＭＭ＇Ｓ？?菲涅尔透镜集热器（ＦＬＣ）?线聚焦?１０￣４０?６０－２５０??槽式太阳能集热器（ＰＴＣ）?线聚焦?１５￣４５?６０？３００??＿?＾?碟式太阳能集热器（ＰＤＲ）?点聚焦?１００－１０００?１００－５００??了?塔式太阳能集热器（ＨＦＣ）?点聚焦?１００￣１５００?１５０－２０００??表１．２Ｗ给出了目前常用的太阳能集热器类型，及其安装方式、聚焦方式、聚光比范??围和集热温度的范围。对于集热温度为８０￣２５（ＴＣ的太阳能集热器主要有复合抛物面集热??器化ＰＣ），菲涅尔透镜集热器（ＦＬＣ），槽式太阳能集热器（ＰＴＣ），对于ＦＬＣ和ＰＴＣ两??种太阳能集热器需要进行单轴跟踪。但是对太阳进行跟踪，技术复杂，跟踪精度要求高，??而ＣＰＣ集热器结构简单且不需要跟踪
?．＜！〇〇？〇??３％?４％??图１－２能源需求构成图ＰＩ?图１－３热能温度分布图Ｗ??如图１－２，?１－３所示，根据能量需求的结构构成，可ｔＵ看出热能需求占能源总消耗的??７０％。在热能需求中根据温度分布的不同，各自占的份额也不同，其中中低温度区间??１００￣２５０°Ｃ，占热能消耗的２０％，约占能量总需求的１４％，因此对中低温热源的需求量??非常大Ｐ１。??表１．２太阳能集热器的类型Ｗ??安装方式?集热器类型?聚焦方式?聚光比集热温度??平板型集热器（ＦＰＣ）?面聚焦?１?３０￣８０??ｇｊｇ?真空管型集热器巧ＴＣ）?面聚焦?１?５０￣２００??１?？５?６０？２４０??复合抛物面聚光器（ＣＰＣ）?线聚焦?：Ｚ??ｏＵ?？ｊＵＵ??ＭＭ＇Ｓ？?菲涅尔透镜集热器（ＦＬＣ）?线聚焦?１０￣４０?６０－２５０??槽式太阳能集热器（ＰＴＣ）?线聚焦?１５￣４５?６０？３００??＿?＾?碟式太阳能集热器（ＰＤＲ）?点聚焦?１００－１０００?１００－５００??了?塔式太阳能集热器（ＨＦＣ）?点聚焦?１００￣１５００?１５０－２０００??表１．２Ｗ给出了目前常用的太阳能集热器类型，及其安装方式、聚焦方式、聚光比范??围和集热温度的范围。对于集热温度为８０￣２５（ＴＣ的太阳能集热器主要有复合抛物面集热??器化ＰＣ），菲涅尔透镜集热器（ＦＬＣ），槽式太阳能集热器（ＰＴＣ），对于ＦＬＣ和ＰＴＣ两??种太阳能集热器需要进行单轴跟踪。但是对太阳进行跟踪，技术复杂，跟踪精度要求高，??而ＣＰＣ集热器结构简单且不需要跟踪
【参考文献】：
期刊论文
[1]太阳能集中供热水系统运行的经济性分析[J]. 徐俊芳,李越铭,王皆腾,赵耀华. 建筑技术. 2015(11)
[2]不同方位角上太阳能集热器最佳倾角的确定[J]. 钟林志,孙志新,许巧玲,严哲钦. 福州大学学报(自然科学版). 2015(01)
[3]低温热源太阳能吸收式空调采暖工程案例[J]. 建设科技. 2014(18)
[4]基于TracePro新型复合抛物面集热器的光学性能研究[J]. 李开创,余雷,郑立军,赵明德. 太阳能. 2014(07)
[5]中温太阳能集热技术应用分析[J]. 王敏,何涛,路宾. 建筑科学. 2013(02)
[6]乙二醇装置腐蚀与防护[J]. 赵敏,康强利. 石油化工设备技术. 2012(05)
[7]太阳能系统经济性分析及评估新方法研究[J]. 代建国,杨建荣,陈戈. 绿色建筑. 2010(06)
[8]太阳能热水工程案例分析[J]. 王凌志. 大众科技. 2010(08)
[9]乙二醇装置多效蒸发器的腐蚀与选材[J]. 胡久韶,王东,王丽银,程四祥,周斌. 石油化工设备技术. 2010(03)
[10]倾斜面上直射辐射计算方法的探讨[J]. 程艳斌,何官兴,唐润生. 云南师范大学学报(自然科学版). 2009(02)
博士论文
[1]非跟踪型太阳能聚光器的优化分析和实验研究[D]. 李桂强.中国科学技术大学 2013
硕士论文
[1]三种低倍聚光比CPC的对比研究[D]. 杨明.中国科学技术大学 2015
[2]基于全玻璃真空管和CPC集热器的设计及性能研究[D]. 王进福.云南师范大学 2014
[3]新型CPC真空管式太阳能集热器的模拟研究[D]. 高宏宇.昆明理工大学 2012
[4]蛇形复合抛物面太阳能集热器的性能研究[D]. 张晓伟.天津大学 2012
[5]CPC热管式真空管集热器传热模型的分析[D]. 石玲.浙江大学 2007
[6]复合抛物面型集热器性能研究[D]. 张晓东.西北工业大学 2006
本文编号：2898140
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