菲涅尔二次反射塔式腔体太阳能集热器集热性能研究

发布时间：2021-11-16 10:02

　　本文提出一种新型的菲涅尔二次反射塔式太阳能集热器,对其集热机理进行了研究。主要研究内容如下:1.菲涅尔二次反射塔式太阳能集热器集热器机理研究。给出菲涅尔定日镜、二次反射镜以及腔体吸收器的设计方法,并引入蒙特卡罗光线追迹法分析菲涅尔二次反射塔式集热器的光学性能,求得吸收面上的光斑能流密度分布,以此作为吸收器数值计算时的热流边界条件,研究吸收器集热性能。2.菲涅尔二次反射式太阳能集热系统的光学特性研究。跟踪过程中,旋转角角差最大差值为4.574°,俯仰角角差最大差值为0.0425°,前者是后者100多倍,因此分析过程中仅考虑旋转角角差对光学性能的影响;对于同一组定日镜而言,夏季的阴影和遮挡效率比冬季高10%,说明太阳高度角越高,阴影和遮挡损失越少;定日镜H1在上海地区的年均效率为53.5%高于H2的45.6%和H3的37.9%,说明南向的定日镜具有更高的光学效率。3.线菲二次反射塔式集热器热学特性研究。当采用水作为传热工质时,最佳流量为0.25L/s;采用导热油作为传热工质时,最佳流量为0.35L/s。在相同集热器进口温度下,采用水作为传热工质,比导热油具有更好的集热性能;对于圆锥形腔体吸... 

【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】：103 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
符号说明
第一章 绪论
    1.1 研究背景和意义
    1.2 研究与应用现状
        1.2.1 CSP技术研究现状
        1.2.2 二次反射塔式集热器研究现状
    1.3 本文主要研究内容
第二章 菲涅尔二次反射塔式系统设计
    2.1 定日镜场的设计
    2.2 二次反射镜的设计
    2.3 吸收器的设计
        2.3.1 传热工质
        2.3.2 腔体吸收器
        2.3.3 聚光器设计
    2.4 本章小结
第三章 菲涅尔二次反射塔式系统光学性能分析
    3.1 二次反射塔式系统几何模型建立
        3.1.1 系统布置
        3.1.2 系统几何参数
        3.1.3 坐标系建立
    3.2 二次反射塔式系统跟踪角度计算
        3.2.1 太阳位置计算
        3.2.2 定日镜跟踪角度计算
    3.3 蒙特卡罗方法光线追迹法简介
    3.4 菲涅尔二次反射塔式系统光线追踪
        3.4.1 光源分布
        3.4.2 反射过程判定
        3.4.3 遮挡和阴影判定
        3.4.4 吸收过程判定
        3.4.5 光学效率
    3.5 结果与讨论
        3.5.1 蒙特卡罗方法程序验证
        3.5.2 跟踪角计算
        3.5.3 吸收器表面能流密度分布
        3.5.4 全年光学效率
    3.6 本章小结
第四章 吸收器光热转换模型与数值计算
    4.1 数学模型建立和控制方程
        4.1.1 数学模型
        4.1.2 控制方程
    4.2 辐射模型
        4.2.1 DO模型
    4.3 物性参数
    4.4 边界条件
    4.5 网格划分以及求解模型
    4.6 结果与分析
        4.6.1 光学模拟结果
        4.6.2 腔体内部温度分布
        4.6.3 吸收器进口参数优化
        4.6.4 吸收器几何参数优化
    4.7 保温墙与CPC的比较
        4.7.1 数学模型及边界条件的设定
        4.7.2 结果与分析
    4.8 本章小结
第五章 系统实验研究与优化
    5.1 实验台搭建
    5.2 实验结果与分析
        5.2.1 瞬时效率测定
    5.3 系统优化设计
    5.4 本章小结
第六章 结论与展望
    6.1 研究总结
    6.2 工作展望
参考文献
致谢
攻读学位期间的学术成果


【参考文献】：
硕士论文
[1]基于腔体吸收器的菲涅尔反射式聚焦型太阳能集热器[D]. 林蒙.上海交通大学 2013



本文编号：3498660