双轴跟踪槽式太阳能聚光集热系统性能测试与分析

发布时间：2021-01-25 20:33

　　目前,能源危机、环境污染日益严重,研究风能、太阳能等可再生清洁能源的高效利用至关重要。因此,本文搭建双轴跟踪槽式太阳能聚光集热系统,在相关国内外研究的基础上对系统聚光特性、集热特性展开研究。首先,设计新型测试靶,对焦斑温度场进行了测试,量取了不同位置下的焦斑宽度,并采用一种计算焦斑中心偏移量的方法。结果表明:当太阳直接辐照度为864.1W/m²时,焦斑最高温度可达220.1℃。当太阳直接辐照度在809.8-860.1 W/m²变化时,焦斑温度分布均匀性下降较快。各测试位置焦斑宽度变化范围为45-108mm,高斯函数拟合方法得到相应焦斑中心偏移量分别为2.68mm、1.89mm、-0.20mm、2.76mm、9.83mm。其次,利用能流密度传感器,分别直接测量了清洁镜面、积灰镜面下的焦斑能流密度分布,计算得到吸热器不同采光孔径下的采集因子变化趋势。结果表明:由积灰导致的聚光器相对反射率下降1.3%时,焦斑最大能流密度相比于清洁镜面下降8.6%;该实验工况下的积灰有利于吸热器接收更多能量。再次,采用光学模拟软件分析了真空管吸热器不同接收位置上的能... 

【文章来源】：内蒙古工业大学内蒙古自治区

【文章页数】：66 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 聚光特性研究现状
        1.2.2 集热特性研究现状
    1.3 研究内容
第二章 双轴跟踪槽式太阳能聚光集热系统
    2.1 引言
    2.2 太阳能相关基本理论
        2.2.1 太阳辐射
        2.2.2 太阳角概念
        2.2.3 聚光比
    2.3 系统基本组成部分
        2.3.1 双轴跟踪平台
        2.3.2 聚光器的设计
        2.3.3 直通式真空管吸热器
    2.4 相关基本测试设备
        2.4.1 气象数据采集系统
        2.4.2 温度数据采集系统
    2.5 本章小结
第三章 聚光特性实验测试与分析
    3.1 引言
    3.2 焦斑温度场分布测试与分析
        3.2.1 测试装置
        3.2.2 测试流程
        3.2.3 焦斑最高温度变化分析
        3.2.4 焦斑温度场均匀性分析
        3.2.5 焦斑宽度变化分析
        3.2.6 焦斑中心偏移量分析
            3.2.6.1 高斯函数拟合原理
            3.2.6.2 拟合结果分析
    3.3 焦斑能流密度分布测试与分析
        3.3.1 测试装置
        3.3.2 测试流程
        3.3.3 焦斑最高能流密度变化分析
        3.3.4 采集因子变化分析
    3.4 本章小结
第四章 集热性能分析与实验测试
    4.1 引言
    4.2 吸热器表面能流密度分布仿真计算
        4.2.1 计算方法
        4.2.2 Soltrace简介
        4.2.3 参数设置
        4.2.4 结果分析
    4.3 FLUENT仿真分析
        4.3.1 物理模型
        4.3.2 网格划分
        4.3.3 边界条件设置
        4.3.4 计算结果分析
    4.4 最佳接收位置的实验测试分析
        4.4.1 测试系统
        4.4.2 实验流程
        4.4.3 实验数据分析
    4.5 基于量纲分析的集热效率预测模型
        4.5.1 量纲分析基础
        4.5.2 集热效率预测模型的建立
        4.5.3 集热效率无量纲模型求解
        4.5.4 多元回归法确定集热效率方程
    4.6 本章小结
第五章 系统集热性能动态测试及归一化分析
    5.0 引言
    5.1 实验流程
    5.2 实验结果分析
        5.2.0 瞬时集热效率变化分析
        5.2.1 归一化处理
        5.2.2 集热效率归一化分析
    5.3 本章小结
结论与展望
    1 结论
    2 展望
参考文献
致谢
在读期间研究成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]2030年后世界能源将走向何方?——全球主要能源展望报告分析[J]. 曹斌,李文涛,杜国敏,吴浩筠.  国际石油经济. 2016(11)
[2]我国可再生能源的发展现状与展望[J]. 周宏春.  领导科学论坛. 2016(18)
[3]我国能源消费结构的现状及其优化[J]. 李秋燃.  中国商论. 2016(09)
[4]双轴跟踪槽式太阳能集热器实验研究[J]. 钱裕,朱跃钊,王银峰,陈海军.  热能动力工程. 2015(04)
[5]气候模式同站点插值外推气象数据的比较[J]. 殷刚,陈曦,塔西甫拉提·特依拜,邵华,白磊,胡增运,张弛,徐婷.  地理研究. 2015(04)
[6]槽式太阳能聚光集热器传热特性分析[J]. 王金平,王军,张耀明,毕小龙.  农业工程学报. 2015(07)
[7]槽式太阳集热器焦线能流分布的计算[J]. 许成木,李明,季旭,张鹏.  太阳能学报. 2015(03)
[8]双轴跟踪槽式太阳能集热器性能试验[J]. 马炎,陈海军,钱裕,王银峰,马婷婷,朱跃钊.  热力发电. 2015(01)
[9]我国的能源现状及对未来发展的思考[J]. 李玉辉,韩浩.  内蒙古科技与经济. 2014(01)
[10]太阳位置对抛物面槽式太阳能集热器运行影响[J]. 徐立,李鑫,原郭丰,孙飞虎,马兴良,闫忠.  工程热物理学报. 2013(12)

博士论文
[1]反射聚光利用太阳能的基础理论与实验研究[D]. 江守利.中国科学技术大学 2009
[2]采用腔体吸收器的线聚焦太阳能集热器的理论及实验研究[D]. 翟辉.上海交通大学 2009
[3]太阳能聚光器聚焦光斑能流密度分布的理论与实验研究[D]. 刘颖.哈尔滨工业大学 2008

硕士论文
[1]太阳能空气隙膜蒸馏系统的实验研究[D]. 李洪建.内蒙古工业大学 2016
[2]槽式太阳能抛物面集热器光学性能研究[D]. 徐涛.天津大学 2009



本文编号：2999849