双面受热太阳能平板接收器热性能模拟研究
发布时间：2021-09-28 16:20
为提高太阳能光热转换效率,建立同轴非完整型平移抛物面聚光系统。分析双面受热平板接收器的能量传递及转换过程,采用热阻网络图的分析方法建立平板接收器的理论计算模型。利用MATLAB 7.0软件编制程序实现了平板接收器的热性能计算。在结构参数、环境参数和进口参数确定的情况下,当吸热板导热系数、厚度和吸热板表面发射率变化时,分析温度、能量及热性能的变化趋势。研究表明:导热系数和吸热板厚度达到一定数值,继续增加对于提高接收器的热性能基本没有太大意义;吸热板表面发射率对热性能影响显著,采用发射率为0.1的选择性涂层可实现能量最大转化;环境温度在0～30℃变化时,双面受热比单面受热的热效率提高了8.18%～37.01%。
【文章来源】：热能动力工程. 2019,34(10)北大核心CSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
同轴非完整型平移抛物面聚光系统图(mm)Fig．1Coaxialnon-holonomictranslationalparabolic
馄鳎??瓷涿娼???光聚焦到底面接收器上。这样太阳光经聚光器聚光后，落在接收器上的辐射能量密度得到很大提高。经计算该聚光系统的几何聚光比为3。聚焦中心可能达到的最高温度随聚光比的增大而升高。显然有利于降低接收器的热损失。1．2双面受热平板接收器的设计建立了同轴非完整型平移抛物面聚光系统，同时提出了双面受热太阳能平板接收器。选择管板式间接换热平板太阳能接收器。聚光系统平板接收器的设计考虑到聚光系统所形成的光带全部落在接收器下表面，平板接收器的结构及尺寸如图2所示。平板接收器是尺寸为200mm×60mm×1000mm的长方形腔体，采用普通热轧薄钢板作为壳体材料，接收器上表面覆盖透射率为0．9的单层玻璃，下表面覆盖透射率为0．9的耐热性好、透射率高的特种玻璃，4个敷设岩棉绝热保温材料，接收器内部采用4根排管组成，排管固定在上下2根集管上［2］。双面受热平板太阳能接收器能够吸收辐射到吸热板上下表面的太阳能，并将其转化为热能传递给工作介质水。垂直入射的太阳能一部分直接辐射到平板接收器的上表面，经玻璃上盖板部分被吸收和反射，绝大部分能量穿过盖板到达吸热板表面;垂直入射的另一部分太阳能经聚光器大部分被反射穿过玻璃下盖板后汇聚于平板接收器下表面。透射到吸热板上、下表面的辐射能小部分向环境传递损失掉，大部分被吸热板吸收将辐射能转化为热能，并传向接收器内部管路，被流经管路的工作流体所吸收，将入射的太阳辐射能不断地以热能的形式蓄存于水箱，实现了太阳能转化为热能。图2平板接收器尺寸图(mm)Fig．2Flat-receiverdimensions(mm)2双面受热平板接收器传热模型建立2?
第10期张欣宇，等:双面受热太阳能平板接收器热性能模拟研究图3平板接收器传热过程热阻网络图Fig．3Thermalresistancenetworkofplatereceiver表1平板接收器结构设计参数(m)Tab．1Tabletreceiverstructuraldesignparameters(m)名称参数数值接收器长×宽×高L×S×H1m×0．2m×0．06相邻两管中心距离δi，j0．0375m(4根管)排管内直径Di0．01m排管外直径D00．012m与上盖板间距δc10．025m与下盖板间距δc20．025m集管内直径D10．021m集管外直径D20．022m上下表面吸收太阳辐射量I2000W吸热板发射率εp、吸收比αp0．1、0．9上玻璃盖板发射率εc1、层数Nc10．9、1下玻璃盖板发射率εc2、层数Nc20．9、1保温层导热系数λe0．043W/(m·K)厚度δe0．025m四周侧壁的面积Ae0．138m2工质水入口温度tf，i313K质量流量qm8g/s空气风速u!4m/s温度Td287K2．2平板接收器的热损失根据能量守恒定律，稳态传热接收器的能量方程为:Q=Qu+QL(1)Q=AaIa+AbIb(2)QL=Qa+Qb+Qe(3)QL=Aa(Tp－Td)(Ua+Ub+AeAaUe)(4)QL=AaUL(Tp－Td)(5)平板接收器的总损失系数UL分别由顶部损失系数Ua、底部损失系数Ub、侧壁损失系数Ue构成:UL=Ua+Ub+AeAaUe(6)顶部热损失系数的计算该系数的计算比较复杂，需要通过数学上的迭代法才能计算。为简化计算，克莱恩K
【参考文献】：
期刊论文
[1]抛物面聚光系统双面受热平板接收器热性能研究[J]. 张欣宇,杨晓宏,田瑞. 热能动力工程. 2018(04)
[2]新型太阳能膜蒸馏聚光系统光学性能模拟研究[J]. 张欣宇,杨晓宏,田瑞,王志敏. 可再生能源. 2015(09)
[3]平板太阳集热器热性能模拟分析[J]. 孔祥强,林琳,李瑛,马殿群. 太阳能学报. 2013(08)
[4]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)
硕士论文
[1]平板太阳能集热器内部温度场和流场分布特性的研究[D]. 高留花.天津大学 2012
本文编号：3412254
【文章来源】：热能动力工程. 2019,34(10)北大核心CSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
同轴非完整型平移抛物面聚光系统图(mm)Fig．1Coaxialnon-holonomictranslationalparabolic
馄鳎??瓷涿娼???光聚焦到底面接收器上。这样太阳光经聚光器聚光后，落在接收器上的辐射能量密度得到很大提高。经计算该聚光系统的几何聚光比为3。聚焦中心可能达到的最高温度随聚光比的增大而升高。显然有利于降低接收器的热损失。1．2双面受热平板接收器的设计建立了同轴非完整型平移抛物面聚光系统，同时提出了双面受热太阳能平板接收器。选择管板式间接换热平板太阳能接收器。聚光系统平板接收器的设计考虑到聚光系统所形成的光带全部落在接收器下表面，平板接收器的结构及尺寸如图2所示。平板接收器是尺寸为200mm×60mm×1000mm的长方形腔体，采用普通热轧薄钢板作为壳体材料，接收器上表面覆盖透射率为0．9的单层玻璃，下表面覆盖透射率为0．9的耐热性好、透射率高的特种玻璃，4个敷设岩棉绝热保温材料，接收器内部采用4根排管组成，排管固定在上下2根集管上［2］。双面受热平板太阳能接收器能够吸收辐射到吸热板上下表面的太阳能，并将其转化为热能传递给工作介质水。垂直入射的太阳能一部分直接辐射到平板接收器的上表面，经玻璃上盖板部分被吸收和反射，绝大部分能量穿过盖板到达吸热板表面;垂直入射的另一部分太阳能经聚光器大部分被反射穿过玻璃下盖板后汇聚于平板接收器下表面。透射到吸热板上、下表面的辐射能小部分向环境传递损失掉，大部分被吸热板吸收将辐射能转化为热能，并传向接收器内部管路，被流经管路的工作流体所吸收，将入射的太阳辐射能不断地以热能的形式蓄存于水箱，实现了太阳能转化为热能。图2平板接收器尺寸图(mm)Fig．2Flat-receiverdimensions(mm)2双面受热平板接收器传热模型建立2?
第10期张欣宇，等:双面受热太阳能平板接收器热性能模拟研究图3平板接收器传热过程热阻网络图Fig．3Thermalresistancenetworkofplatereceiver表1平板接收器结构设计参数(m)Tab．1Tabletreceiverstructuraldesignparameters(m)名称参数数值接收器长×宽×高L×S×H1m×0．2m×0．06相邻两管中心距离δi，j0．0375m(4根管)排管内直径Di0．01m排管外直径D00．012m与上盖板间距δc10．025m与下盖板间距δc20．025m集管内直径D10．021m集管外直径D20．022m上下表面吸收太阳辐射量I2000W吸热板发射率εp、吸收比αp0．1、0．9上玻璃盖板发射率εc1、层数Nc10．9、1下玻璃盖板发射率εc2、层数Nc20．9、1保温层导热系数λe0．043W/(m·K)厚度δe0．025m四周侧壁的面积Ae0．138m2工质水入口温度tf，i313K质量流量qm8g/s空气风速u!4m/s温度Td287K2．2平板接收器的热损失根据能量守恒定律，稳态传热接收器的能量方程为:Q=Qu+QL(1)Q=AaIa+AbIb(2)QL=Qa+Qb+Qe(3)QL=Aa(Tp－Td)(Ua+Ub+AeAaUe)(4)QL=AaUL(Tp－Td)(5)平板接收器的总损失系数UL分别由顶部损失系数Ua、底部损失系数Ub、侧壁损失系数Ue构成:UL=Ua+Ub+AeAaUe(6)顶部热损失系数的计算该系数的计算比较复杂，需要通过数学上的迭代法才能计算。为简化计算，克莱恩K
【参考文献】：
期刊论文
[1]抛物面聚光系统双面受热平板接收器热性能研究[J]. 张欣宇,杨晓宏,田瑞. 热能动力工程. 2018(04)
[2]新型太阳能膜蒸馏聚光系统光学性能模拟研究[J]. 张欣宇,杨晓宏,田瑞,王志敏. 可再生能源. 2015(09)
[3]平板太阳集热器热性能模拟分析[J]. 孔祥强,林琳,李瑛,马殿群. 太阳能学报. 2013(08)
[4]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)
硕士论文
[1]平板太阳能集热器内部温度场和流场分布特性的研究[D]. 高留花.天津大学 2012
本文编号：3412254
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/xnylw/3412254.html
