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
发布时间：2021-07-11 08:20
线聚焦太阳能集热器是规模化太阳能中高温利用特别是中温利用的主要技术和手段,在需要热源温度在100℃—300℃之间的中高温利用领域,线聚焦太阳能集热器能够保持较高的光热转换效率,同时在规模化应用中具有很好的经济优势。目前线聚焦太阳能集热器中的吸收器多采用直通式金属—玻璃真空集热管,虽然高真空夹层大大减少了热损失,但是同时存在着金属与玻璃的封接出长期工作后漏气的问题,而采用以黑腔原理为基础的腔体吸收器可以有效的避免上述问题,提高系统运行的可靠性,降低研究和生产的难度和成本。因此本文开展了基于抛物面槽式反射镜/线聚焦平板菲涅尔透镜和腔体吸收器的中高温太阳能集热器及其应用的理论及实验研究,主要研究工作包括:（1）利用几何光学理论建立了截面为圆锥曲线的槽式反射镜和线聚焦平板型菲涅尔透镜的三维聚光模型,利用该模型计算并分析了入射角度、焦距误差、追踪误差和加工误差对聚光比和平板吸收器上光带的能量分布的影响;设计并加工了抛物面槽式反射镜和平板菲涅尔两种聚光器,对其聚光性能和接收角进行了实验研究。理论和实验研究结果表明:吸收器开口宽度为5cm,接收角控制在±0.4°内时可以获得较高的光学效率。（2）自行...
【文章来源】：上海交通大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：155 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
四种典型的线聚焦太阳能集热器(a)抛物面槽式(b)菲涅尔透镜(c)菲涅尔反射镜（d）复合抛物面
焦距分别为 1.05m, 0.72m and 1.13m。尽管三种曲面镜的聚光量分布有着很大区别，图 2－5 为开口宽度 2m，聚光器分别和双曲线三类聚光器的聚光性能。可以看到椭圆或双曲线槽更为均匀，而抛物线槽式聚光器的能量分布更为集中。可见中高温集热系统，抛物线槽式聚光器应该是最好的选择；但池及热电联产系统，电池上能量分布不均匀会导致电池上局效率，椭圆或者双曲线槽式聚光器应该是更好的选择。值得线上，圆弧形的热弯钢化玻璃可以直接生产，而且和标准曲 1mm，因此圆形槽式聚光器在采用单晶硅或者多晶硅的低产系统中有着更广阔的应用前景。角对聚光性能的影响据库 2011年 第04期 工程科技Ⅱ辑
e 为最大偏差值（mm），u 为指数。式中第二项在[ 0, L 2]区间内单调递减。假设聚光器上每个单元的误差都是随机的，在计算过程中，式(2－16)中的指数从 1 到 10随机选取。图 2－13 中右下角为计算结果和聚光后真实照片的比较图，实验中的抛物线槽式聚光器最大偏差小于 2mm。可见采用式(2－16)来描述聚光器的形面误差是可行的。图 2－13 计算与实验结果比较Fig.2－13 Comparison of calculation and experimental results图 2－14 为指数u 不同情况下经过开口宽度 2m、焦距 1.2m 的聚光器聚光后太阳辐射在 40mm 宽的平板吸收器上的能量分布，形面误差线性递减时截断因子最大。图 2－15 为不同最大形面误差情况下 40mm 吸收器上的能量分布，三种情况下截断因子分别为 0.98，0.92，0.86，也就是说聚光器的最大偏差限制在 2mm 以内，即可得到 0.9 以上的截断因子
【参考文献】：
期刊论文
[1]太阳能热发电系列文章（15）——太阳能热发电中的聚光器[J]. 王军,张耀明,金保升,刘德有,安翠翠. 太阳能. 2007(09)
[2]同心环形管强迫流动与传热实验研究[J]. 白博峰,王彦超,肖泽军. 化学工程. 2007(06)
[3]太阳能热集成技术在全国首座生态建筑示范楼的应用[J]. 王如竹,代彦军,吴静怡,许煜雄,翟晓强. 太阳能. 2005(01)
[4]地热发电简述[J]. 周大吉. 电力勘测设计. 2003(03)
[5]抛物柱面聚焦的几种跟踪方式的光学性能分析[J]. 陈维,李戬洪. 太阳能学报. 2003(04)
[6]西藏地热资源开发利用方案探讨[J]. 谢鄂军. 西藏科技. 2002(03)
[7]空间用平板形菲涅耳透镜的设计和光学效率研究[J]. 张明,黄良甫,罗崇泰,安栋梁,孙燕杰,王多书,郭俊涛. 光电工程. 2001(05)
[8]太阳能吸收式空调及供热系统的设计和性能[J]. 何梓年,朱宁,刘芳,郭淑玲. 太阳能学报. 2001(01)
[9]100kW太阳能制冷空调系统[J]. 李戬洪,马伟斌,江晴,黄志诚,夏文慧. 太阳能学报. 1999(03)
[10]中温太阳集热器系统热状态特性数值模拟的三维动态热网络实验验证[J]. 妞乔力,徐光,李新秋,葛新石. 太阳能学报. 1999(02)
本文编号：3277717
【文章来源】：上海交通大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：155 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
四种典型的线聚焦太阳能集热器(a)抛物面槽式(b)菲涅尔透镜(c)菲涅尔反射镜（d）复合抛物面
焦距分别为 1.05m, 0.72m and 1.13m。尽管三种曲面镜的聚光量分布有着很大区别，图 2－5 为开口宽度 2m，聚光器分别和双曲线三类聚光器的聚光性能。可以看到椭圆或双曲线槽更为均匀，而抛物线槽式聚光器的能量分布更为集中。可见中高温集热系统，抛物线槽式聚光器应该是最好的选择；但池及热电联产系统，电池上能量分布不均匀会导致电池上局效率，椭圆或者双曲线槽式聚光器应该是更好的选择。值得线上，圆弧形的热弯钢化玻璃可以直接生产，而且和标准曲 1mm，因此圆形槽式聚光器在采用单晶硅或者多晶硅的低产系统中有着更广阔的应用前景。角对聚光性能的影响据库 2011年 第04期 工程科技Ⅱ辑
e 为最大偏差值（mm），u 为指数。式中第二项在[ 0, L 2]区间内单调递减。假设聚光器上每个单元的误差都是随机的，在计算过程中，式(2－16)中的指数从 1 到 10随机选取。图 2－13 中右下角为计算结果和聚光后真实照片的比较图，实验中的抛物线槽式聚光器最大偏差小于 2mm。可见采用式(2－16)来描述聚光器的形面误差是可行的。图 2－13 计算与实验结果比较Fig.2－13 Comparison of calculation and experimental results图 2－14 为指数u 不同情况下经过开口宽度 2m、焦距 1.2m 的聚光器聚光后太阳辐射在 40mm 宽的平板吸收器上的能量分布，形面误差线性递减时截断因子最大。图 2－15 为不同最大形面误差情况下 40mm 吸收器上的能量分布，三种情况下截断因子分别为 0.98，0.92，0.86，也就是说聚光器的最大偏差限制在 2mm 以内，即可得到 0.9 以上的截断因子
【参考文献】：
期刊论文
[1]太阳能热发电系列文章（15）——太阳能热发电中的聚光器[J]. 王军,张耀明,金保升,刘德有,安翠翠. 太阳能. 2007(09)
[2]同心环形管强迫流动与传热实验研究[J]. 白博峰,王彦超,肖泽军. 化学工程. 2007(06)
[3]太阳能热集成技术在全国首座生态建筑示范楼的应用[J]. 王如竹,代彦军,吴静怡,许煜雄,翟晓强. 太阳能. 2005(01)
[4]地热发电简述[J]. 周大吉. 电力勘测设计. 2003(03)
[5]抛物柱面聚焦的几种跟踪方式的光学性能分析[J]. 陈维,李戬洪. 太阳能学报. 2003(04)
[6]西藏地热资源开发利用方案探讨[J]. 谢鄂军. 西藏科技. 2002(03)
[7]空间用平板形菲涅耳透镜的设计和光学效率研究[J]. 张明,黄良甫,罗崇泰,安栋梁,孙燕杰,王多书,郭俊涛. 光电工程. 2001(05)
[8]太阳能吸收式空调及供热系统的设计和性能[J]. 何梓年,朱宁,刘芳,郭淑玲. 太阳能学报. 2001(01)
[9]100kW太阳能制冷空调系统[J]. 李戬洪,马伟斌,江晴,黄志诚,夏文慧. 太阳能学报. 1999(03)
[10]中温太阳集热器系统热状态特性数值模拟的三维动态热网络实验验证[J]. 妞乔力,徐光,李新秋,葛新石. 太阳能学报. 1999(02)
本文编号：3277717
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/xnylw/3277717.html
