半透明玻璃管束吸热芯聚集太阳光传输特性分析

发布时间：2021-03-28 08:48

　　为研究石英玻璃管束吸热芯对聚集太阳光的传输穿透性能,建立石英玻璃管束吸热芯多表面界面反射、折射和介质吸收光路传播模型。采用动态包覆面蒙特卡洛射线踪迹法（MCRTM）加速算法,模拟分析聚集太阳光束在石英玻璃管束吸热芯的传输过程,考虑玻璃光束倾斜角度、结构参数和聚集太阳光集中度等因素对聚集太阳光辐射传输性质的影响。结果表明石英玻璃管束吸热芯（长度5 cm,壁厚0.4 mm）对聚集太阳光的吸收比低于5%,是一种较为理想的低吸收换热芯材料,此结论为半透明玻璃管束吸热芯的创新发展提供了参考依据。 

【文章来源】：太阳能学报. 2020,41(07)北大核心EICSCD

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

石英玻璃管束太阳能吸热芯模型

模型验证分半透明介质内光束传输模型可靠性验证和动态包覆面加速计算2个层次。第1个层次验证半透明介质内光束传输模型的可靠性。采用平板石英玻璃的吸收比性能进行对比（相对透过比T和反射比R，吸收比A较小，验证效果更好），验证光束传输模型的可靠性。厚度0.8 cm平板石英玻璃的吸收比理论计算与数值模拟结果如图2所示。从图2可看出，平板石英玻璃的理论结果与数值结果曲线十分吻合，最大相对误差0.16%，验证了本文玻璃管束半透明介质内光路传输模型的可靠性。第2个层次是加速MCRTM算法效果验证，单个计算工况（具体参数见条件设置），在一般PC机上（I5-3470，主频3.2 GHz），采用传统MCRTM，计算耗时1.72 h。而采用动态包覆面加速MCRTM，计算耗时0.31 h，计算耗时降低到传统MCRTM的18.2%，加速效果显著;;。

玻璃管束倾斜特性对聚集太阳光辐射传输性能的影响如图3所示。从图3中可看出随着倾斜角θc增加，玻璃光束由竖直布置逐渐转向横向布置，侧壁表面法向与入射太阳光夹角增加，导致透过比减小，反射比增加。当θc<15°和θc>60°时，透过比T和反射比R变化比较小，曲线比较平坦，当15°<θc<60°，透过比和反射比数值变化较大。由于石英玻璃管束材质对太阳光吸收份额比较小，同时倾斜角变化不影响玻璃管束材质体积，因此吸收比A受倾斜角变化影响较小，A结果稳定在约1.5%。

【参考文献】：
期刊论文
[1]多碟聚集器聚集太阳能热流分布特性研究[J]. 夏新林,戴贵龙,孙创.  太阳能学报. 2012(09)
[2]容积式吸热器内聚集太阳能的传输特性研究[J]. 戴贵龙,夏新林,孙创.  工程热物理学报. 2011(11)
[3]透明蜂窝透过率的计算研究[J]. 何立群,焦冬生,叶宏.  太阳能学报. 2003(03)
[4]带透明蜂窝的太阳空气加热器的实验研究（Ⅰ）——不同结构空气加热器的性能比较[J]. 叶宏,葛新石,庄双勇,程晓舫,王军,许勤堂,奚益民.  太阳能学报. 2003(01)



本文编号：3105242