槽式集热器集热效率影响因素的分析研究
发布时间：2021-09-17 08:26
实际应用中槽式太阳能集热器一般采用一维跟踪太阳的方式,一维跟踪的槽式太阳能集热系统由于照射在抛物镜面末端的太阳光线会聚不到集热管上导致末端损失,全年末端损失变化差异较为明显,对集热器集热效率产生一定影响,利用MATLAB软件对不同集热器参数φ、N、ψ、Wa、L、f下吸热管末端损失对集热器集热效率的影响进行计算分析。研究结果表明:存在末端损失的情况下全年集热器集热效率最大值出现在夏至日前后,最小值出现在冬季;一天中ψ=0°时集热器集热效率最小值为85%出现在正午12点,随着方位角增大集热效率最小值逐渐减小同时出现时刻向正午之后推迟;增加集热管长度可以补偿末端损失提升集热效率,但是在集热管长度较短的情况下效果较为明显。
【文章来源】：建筑节能. 2018,46(12)
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
光线斜射聚光器示意图Fig.1Schematicdiagramoflightobliqueconcentrator
一定的角度入射，太阳光线的入射角θ(入射光线与主光轴的夹角)可以分解为角α和角β。2003年，学者陈维等人对槽式太阳能集热器的几种跟踪形式进行了光学性能分析，并求出了各种跟踪方式下的太阳光入射角。对于南北水平放置东西跟踪的集热器入射角计算公式为:θ=arccos1－cos2αscos2γ槡s(1)式中:αs为太阳高度角;γs为太阳方位角。sinαs=sinφsinδ+cosφcosδ=cos(φ－δ)(2)cosγs=sinαssinφ－sinδcosαscosφ(3)图2末端损失几何分析图Fig.2Geometricalanalysisoftheendloss图2为末端损失几何分析图即入射角θ对吸热管末端损失现象的影响，抛物槽南北水平放置东西跟踪，抛物槽方位角为ψ入射光线DC倾斜照射在抛物镜面上，光线DC与抛物镜面交于点C(x，y)并经抛物镜面反射后的反射光线CE与吸热管轴线交于点E，设光线GC垂直于Z轴入射，其反射光线CF通过焦点F。太阳入射线与平面xOy法线之间的夹角为入射角，由光线的反射定理知∠DCF=∠ECF=θ。所以，末端损失长度Ls为:Ls=EF=CF×tanθ(4)由抛物线性质可知:CF=x24f+f(5)式中:f抛物线焦距;为将公式(5)带入式(4)可得:Ls=(x24f+f)×tanθ(6)由式(6)可知，吸热管的末端损失长度不仅与抛物槽的焦距有关并且受入射光线与抛物槽交点位置变化的影响。点C的变化范围为(－Wa/2，Wa/2)，可以定义吸热管末端损失长度Ls则有:Ls=∫Wa/2－Wa/2(x24f+f)×tanθdxWa=(Wa2
鹊谋浠?不岫阅┒怂鹗??数产生影响，为了进一步探究集热器尺寸参数以及Φ、N、Ψ对末端损失系数的影响，对末端损失系数ξe在不同地理纬度和不同方位角下一年中的变化情况进行计算，所得结果如图6所示，结果显示，全年之中，末端损失系数的值呈现冬大夏小的现象。当地理纬度在南北回归线之间时，末端损失系数的值较小，随着纬度的增加末端损失系数的值逐渐增大。图5ζe随ts和ψ变化曲线图(φ=38.05°，N=172)Fig.5Variationofζewithtsandψ(φ=38.05°，N=172)图6ζe随N的变化关系(ts=12)Fig.6VariationofζewithN(ts=12)2.2不同集热器尺寸参数时末端损失对集热效率的影响由图7可以看出随着集热器长度的增加，末端损失系数ζe的值逐渐减小，当L＜15m时末端损失系数ζe递减趋势明显，当L＞15m时下降趋势区域稳定，当ψ=45°时ζe值在2%处趋于平稳，由此可见集热管长度越长，末端损失系数ζe越小，但是当L＞15m后集热管长度对末端损失系数ζe的影响基本趋于稳定。可见为集热器集热效率ηioe随着L的增加呈现逐渐上升并逐渐趋于稳定的趋势;当L＞15m时ηioe随着L的增大而增大的幅度较小，当ψ=45°时ηioe值在98%处趋于平稳，同时也可以看出集热器方位角的增大可以降低末端损失系数提高集热效率，由此可以知道，增加集热管长度可以补偿末端损失，提高集热器集热效率，但是在集热管长度较短的情况下效果较为明显。抛物镜面的形状取决于抛物镜面开口宽度Wa和抛物镜面焦距f，f决定抛物镜面的曲率即镜面的弯曲程度，这里集热管?
【参考文献】：
期刊论文
[1]抛物面槽式太阳能集热器性能分析[J]. 李换兵,郑秋榕,崔凝. 应用能源技术. 2015(09)
[2]抛物面槽式太阳能集热器场热损失分析[J]. 崔映红,卑振华,赵熙. 可再生能源. 2010(05)
[3]槽式太阳能集热器集热性能分析[J]. 肖杰,何雅玲,程泽东,陶于兵,徐荣吉. 工程热物理学报. 2009(05)
[4]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)
博士论文
[1]槽式聚光太阳能系统光热能量转换利用理论与实验研究[D]. 许成木.云南师范大学 2014
[2]槽式太阳能直接蒸汽热发电系统性能分析与实验研究[D]. 杨宾.天津大学 2011
硕士论文
[1]抛物面槽式太阳能集热器热损失机理研究[D]. 卑振华.华北电力大学（河北） 2010
本文编号：3398339
【文章来源】：建筑节能. 2018,46(12)
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
光线斜射聚光器示意图Fig.1Schematicdiagramoflightobliqueconcentrator
一定的角度入射，太阳光线的入射角θ(入射光线与主光轴的夹角)可以分解为角α和角β。2003年，学者陈维等人对槽式太阳能集热器的几种跟踪形式进行了光学性能分析，并求出了各种跟踪方式下的太阳光入射角。对于南北水平放置东西跟踪的集热器入射角计算公式为:θ=arccos1－cos2αscos2γ槡s(1)式中:αs为太阳高度角;γs为太阳方位角。sinαs=sinφsinδ+cosφcosδ=cos(φ－δ)(2)cosγs=sinαssinφ－sinδcosαscosφ(3)图2末端损失几何分析图Fig.2Geometricalanalysisoftheendloss图2为末端损失几何分析图即入射角θ对吸热管末端损失现象的影响，抛物槽南北水平放置东西跟踪，抛物槽方位角为ψ入射光线DC倾斜照射在抛物镜面上，光线DC与抛物镜面交于点C(x，y)并经抛物镜面反射后的反射光线CE与吸热管轴线交于点E，设光线GC垂直于Z轴入射，其反射光线CF通过焦点F。太阳入射线与平面xOy法线之间的夹角为入射角，由光线的反射定理知∠DCF=∠ECF=θ。所以，末端损失长度Ls为:Ls=EF=CF×tanθ(4)由抛物线性质可知:CF=x24f+f(5)式中:f抛物线焦距;为将公式(5)带入式(4)可得:Ls=(x24f+f)×tanθ(6)由式(6)可知，吸热管的末端损失长度不仅与抛物槽的焦距有关并且受入射光线与抛物槽交点位置变化的影响。点C的变化范围为(－Wa/2，Wa/2)，可以定义吸热管末端损失长度Ls则有:Ls=∫Wa/2－Wa/2(x24f+f)×tanθdxWa=(Wa2
鹊谋浠?不岫阅┒怂鹗??数产生影响，为了进一步探究集热器尺寸参数以及Φ、N、Ψ对末端损失系数的影响，对末端损失系数ξe在不同地理纬度和不同方位角下一年中的变化情况进行计算，所得结果如图6所示，结果显示，全年之中，末端损失系数的值呈现冬大夏小的现象。当地理纬度在南北回归线之间时，末端损失系数的值较小，随着纬度的增加末端损失系数的值逐渐增大。图5ζe随ts和ψ变化曲线图(φ=38.05°，N=172)Fig.5Variationofζewithtsandψ(φ=38.05°，N=172)图6ζe随N的变化关系(ts=12)Fig.6VariationofζewithN(ts=12)2.2不同集热器尺寸参数时末端损失对集热效率的影响由图7可以看出随着集热器长度的增加，末端损失系数ζe的值逐渐减小，当L＜15m时末端损失系数ζe递减趋势明显，当L＞15m时下降趋势区域稳定，当ψ=45°时ζe值在2%处趋于平稳，由此可见集热管长度越长，末端损失系数ζe越小，但是当L＞15m后集热管长度对末端损失系数ζe的影响基本趋于稳定。可见为集热器集热效率ηioe随着L的增加呈现逐渐上升并逐渐趋于稳定的趋势;当L＞15m时ηioe随着L的增大而增大的幅度较小，当ψ=45°时ηioe值在98%处趋于平稳，同时也可以看出集热器方位角的增大可以降低末端损失系数提高集热效率，由此可以知道，增加集热管长度可以补偿末端损失，提高集热器集热效率，但是在集热管长度较短的情况下效果较为明显。抛物镜面的形状取决于抛物镜面开口宽度Wa和抛物镜面焦距f，f决定抛物镜面的曲率即镜面的弯曲程度，这里集热管?
【参考文献】：
期刊论文
[1]抛物面槽式太阳能集热器性能分析[J]. 李换兵,郑秋榕,崔凝. 应用能源技术. 2015(09)
[2]抛物面槽式太阳能集热器场热损失分析[J]. 崔映红,卑振华,赵熙. 可再生能源. 2010(05)
[3]槽式太阳能集热器集热性能分析[J]. 肖杰,何雅玲,程泽东,陶于兵,徐荣吉. 工程热物理学报. 2009(05)
[4]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)
博士论文
[1]槽式聚光太阳能系统光热能量转换利用理论与实验研究[D]. 许成木.云南师范大学 2014
[2]槽式太阳能直接蒸汽热发电系统性能分析与实验研究[D]. 杨宾.天津大学 2011
硕士论文
[1]抛物面槽式太阳能集热器热损失机理研究[D]. 卑振华.华北电力大学（河北） 2010
本文编号：3398339
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