W型CPC热管式真空集热管的性能研究

发布时间：2021-03-26 05:32

　　复合抛物面聚光器（Compound Parabolic Concentrator,简称CPC）是一种非成像低倍聚焦的聚光器,可将给定入射角范围内的入射光线按理想的聚光比汇聚到接收器上,而且可以同时接收直射和散射辐射。它在运行时不需连续跟踪太阳,只需季节性的调节方位就可高效工作了。在太阳能中温领域中,复合抛物面聚光器有着广阔的应用前景。本文的研究内容都是基于自主设计的一种可以消除接收管和CPC反光板之间漏光损失的内聚光W型CPC热管式真空集热管。主要的工作总结为:（1）首先,对W型CPC的底部和渐开线抛物线进行了分析研究,设计出开口宽度为108.7mm,聚光比为1.236,接收半角为32°,长度为1.5m的W型CPC反光板。其次,设计了热管外径为28mm,玻璃管内径为110mm的热管式真空集热管。最后,介绍了 CPC反光板制作工艺、太阳能选择性吸收涂层制备过程、玻璃-金属封接方式和真空度防护措施等内容。（2）建立W型CPC热管式真空集热管的光学效率计算模型,把入射到CPC开口面上的太阳直射光线分解为径向和轴向。Tracepro软件模拟了不同径向下入射角下的光线轨迹、几何光学效率和热管曲面... 

【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】：69 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
主要符号表
第一章 绪论
    1.1 研究背景
        1.1.1 国际可再生能源形势
        1.1.2 国内可再生能源形势
    1.2 太阳能中低温热利用形式
        1.2.1 太阳能采暖
        1.2.2 太阳能海水淡化
        1.2.3 太阳能热水器
        1.2.4 太阳能空调
        1.2.5 太阳能中低温热发电
    1.3 太阳能中低温集热器类型
        1.3.1 平板集热器
        1.3.2 全玻璃真空管集热器
        1.3.3 热管式真空管集热器
        1.3.4 复合抛物面聚光集热器
    1.4 CPC集热器的国内外研究现状
    1.5 本文研究的主要内容与方法
第二章 W型CPC热管式真空集热管的设计
    2.1 W型CPC的结构
        2.1.1 W型CPC的底部设计
        2.1.2 W型CPC的渐开线和抛物线方程
    2.2 W型CPC集热管的结构
        2.2.1 热管式真空集热管
        2.2.2 W型CPC集热管的三维模型
    2.3 其他结构设计
        2.3.1 CPC反光板制作
        2.3.2 太阳能选择性吸收涂层
        2.3.3 玻璃-金属封接
        2.3.4 真空度
    2.4 小结
第三章 W型CPC集热管的光学性能研究
    3.1 W型CPC集热管的光学效率模型
    3.2 Tracepro模拟研究
        3.2.1 TracePro软件简介
        3.2.2 W型CPC集热管光学性能模拟
        3.2.3 吸热体曲面总光通量变化
    3.3 本章小结
第四章 W型CPC集热管的吸收辐射强度研究
    4.1 太阳几何学
        4.1.1 赤纬角
        4.1.2 太阳时角
        4.1.3 太阳高度角和方位角
    4.2 各时刻下的入射角模型
    4.3 CPC开口面接收的辐射强度
        4.3.1 太阳辐射基础理论
        4.3.2 地表水平面上太阳辐射强度
        4.3.3 地表倾斜面上太阳辐射强度
    4.4 各时刻下的吸收辐照强度
    4.5 本章小结
第五章 W型CPC集热管的热性能研究
    5.1 集热管的热量传递过程
        5.1.1 热管蒸发段传热模型
            5.1.1.1 热管蒸发段管壁和玻璃管、反光板之间的辐射换热
            5.1.1.2 热管蒸发段和玻璃管、反光板之间的热对流
            5.1.1.3 玻璃管和环境的对流换热
            5.1.1.4 玻璃管和环境的辐射换热
        5.1.2 热管内部相变传热模型
        5.1.3 集热管冷凝段传热模型
    5.2 集热管热性能分析
        5.2.1 集热管瞬时热效率方程
        5.2.2 集热管的总热损系数
        5.2.3 集热管的效率因子
        5.2.4 集热管的热转移因子
    5.3 模拟分析
        5.3.1 辐射强度和环境温度对热性能的影响
        5.3.2 环境风速对热性能影响
        5.3.3 进口温度对热性能的影响
        5.3.4 质量流量对热性能的影响
    5.4 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间所取得的研究成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]全球可再生能源发展态势分析[J]. 高慧,杨艳,饶利波,何艳青,吕建中.  国际石油经济. 2016(04)
[2]倾斜面太阳辐照度实用计算模型的研究[J]. 吴贞龙,徐政,胡晓燕,邱宗旭.  太阳能学报. 2016(03)
[3]跟踪式CPC热管真空管集热器聚光及集热特性[J]. 王银峰,陈海军,张鑫,金丽珠,马婷婷,朱跃钊.  太阳能学报. 2015(11)
[4]直通式太阳能真空集热管的热性能研究[J]. 戴薇薇,王军,苏中元,龚广杰,张耀明.  东南大学学报(自然科学版). 2014(01)
[5]高温集热管玻璃-金属封接技术研究现状[J]. 田英良,邵艳丽,孙诗兵.  材料导报. 2013(S2)
[6]建筑一体化的蓄能型太阳能热泵热水器初步研究[J]. 王玲珑,吴薇,赵士林,吴宇翔,倪周珂.  南京师范大学学报(工程技术版). 2013(03)
[7]复合抛物面聚光器（CPC）截短对其性能的影响[J]. 马鸣,郑宏飞,李家春.  太阳能. 2011(07)
[8]基于MATLAB的太阳辐射资源计算[J]. 杨婧,刘志璋,孟斌,李娜.  能源工程. 2011(01)
[9]残存气体对高温真空集热管热损失的影响研究[J]. 王军,龚广杰,黄鑫炎,郝梦龙.  太阳能学报. 2011(01)
[10]新型CPC热管式真空管集热器设计与性能分析[J]. 张维薇,朱跃钊,蒋金柱,钱强.  热力发电. 2009(07)

博士论文
[1]太阳能有机朗肯循环中低温热发电系统的数值优化及实验研究[D]. 李晶.中国科学技术大学 2011
[2]SCPC集热器及其太阳能热泵热水系统研究[D]. 穆振英.天津大学 2010

硕士论文
[1]基于太阳能的有机朗肯循环低温热发电系统的研究[D]. 叶依林.华北电力大学 2012
[2]镜面铝板的制备工艺研究[D]. 张卫卫.东北大学 2010
[3]CPC太阳能集热器的性能研究及凝结水辅助加热系统的分析[D]. 郝俊勇.北京交通大学 2010
[4]CPC热管式真空管太阳能集热器传热特性的研究[D]. 赵玉兰.南京工业大学 2006
[5]太阳能热水器与建筑一体化设计的研究[D]. 谭艳平.浙江大学 2005
[6]CPC型热管式真空集热器的研究[D]. 许雪松.南京工业大学 2004



本文编号：3101044