槽式线聚焦腔体聚光特性优化与系统热性能研究
发布时间：2022-01-27 21:21
抛物槽式聚光系统把低能流密度的太阳辐射转化为高品位的清洁热源,不仅被广泛应用在温度高达400℃的太阳能热发电领域,而且在80250℃中低温范围内的热加工、干燥、制冷等工业和商用领域有着良好的发展前景。吸收器作为太阳能槽式系统中采集汇聚光线并进行光热转换的关键部件,其性能直接决定着整个系统的优劣。目前太阳能槽式系统中采用最多的吸收器形式是直通式金属—玻璃真空管,其优点是在高温下仍能保持较小的热损失,缺点则是制造工艺复杂、价格偏高和容易破损。为了克服这些缺点,国内外学者又提出了腔体式接收器的概念。本文以实现太阳能槽式系统在中低温范围内的高效、低成本集热利用为目的,开展了基于三角腔体吸收器的槽式系统聚光集热特性的理论、模拟和实验研究,主要研究内容如下:（1）建立了三角腔体吸收器与抛物反射镜之间的光路方程组,在腔内汇聚光二次反射的临界条件下分析两者的最佳匹配关系,提出根据有效孔径比率来衡量反射镜与腔体的匹配性,并针对所采用的聚光系统分别进行了计算,结果表明当腔体开口角度为60°时,焦距为1150 mm、孔径为2220mm的反射镜面有效孔径比率为94.66%,而焦距为100...
【文章来源】：云南师范大学云南省
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
主要符号表
第1章 绪论
1.1 研究背景与意义
1.2 中低温太阳能抛物槽式集热器的应用
1.2.1 PTC在中低温领域的主要应用及相关研究
1.2.2 商业化的中小型抛物槽式聚光器
1.3 国内外槽式线聚焦吸收器研究现状
1.3.1 线聚焦吸收器结构及热性能优化研究现状
1.3.2 槽式线聚焦吸收器的光学误差分析研究现状
1.3.3 以往研究工作的总结与分析
1.4 本文的主要研究内容
第2章 槽式系统三角腔体吸收器聚光特性研究
2.1 聚光系统几何光路模型构建
2.1.0 抛物槽式聚光器基本原理
2.1.1 黑腔原理与腔内二次临界反射条件
2.1.2 光路方程组的建立
2.2 有效孔径比率对黑腔性能的影响
2.3 聚光能流密度和光学效率的计算
2.3.1 线性太阳形状模型下的槽式系统焦面能流密度计算
2.3.2 基于TracePro的槽式系统焦面能流密度计算
2.3.3 两种计算结果比较和分析
2.3.4 不同孔径比率下的系统光学效率随腔体偏移量的变化
2.4 本章小结
第3章 线聚焦腔体及真空管光学特性与误差影响模拟研究
3.1 影响光学效率的因素
3.2 模拟结果对比分析
3.2.1 吸收器垂直位置偏移和表面涂层吸收率对光学效率的影响
3.2.2 吸收器平行位置偏移对光学效率的影响
3.2.3 腔体吸收器绕焦线的偏转角度对光学效率的影响
3.2.4 单边镜面错位或偏转误差对光学效率的影响
3.3 本章小结
第4章 槽式线聚焦吸收器集热性能实验研究
4.1 槽式系统集热性能的热瞬态测试
4.1.1 热瞬态测试原理
4.1.2 实验测试平台构建
4.2 采用腔体吸收器的系统集热效率测试结果
4.3 两种吸收器的集热效率和光学效率测试结果
4.4 槽式线聚焦腔体集热及蓄放热实验
4.5 本章小结
第5章 总结与展望
5.1 总结
5.2 工作展望
参考文献
攻读学位期间发表的学术论文和研究成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]槽式太阳集热器焦线能流分布的计算[J]. 许成木,李明,季旭,张鹏. 太阳能学报. 2015(03)
[2]腔体吸收器位置对太阳能槽式系统光热转换性能的影响[J]. 陈飞,李明,许成木,洪永瑞. 光学学报. 2014(09)
[3]抛物面槽式太阳能集热器热性能稳态与动态测试方法的比较[J]. 徐立,原郭丰,孙飞虎. 兰州理工大学学报. 2013(04)
[4]槽式太阳能系统聚光镜面参数对聚光特性的影响研究[J]. 张莹,李明,季旭,罗熙,陈飞,刘雅莉,王美地. 云南师范大学学报(自然科学版). 2013(04)
[5]太阳能槽式系统反射镜玻璃厚度对聚光特性的影响[J]. 陈飞,李明,季旭,罗熙,王六玲. 光学学报. 2012(12)
[6]槽式太阳能有机朗肯循环热发电系统模拟[J]. 刘怀亮,何雅玲,程泽东,崔福庆. 工程热物理学报. 2010(10)
[7]抛物柱面聚光器焦面能流分布特性研究[J]. 戴景民,刘颖. 太阳能学报. 2008(09)
[8]管簇结构腔体式吸收器热性能的数值分析[J]. 侴乔力,葛新石,程曙霞,李业发. 太阳能学报. 1995(01)
博士论文
[1]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[D]. 翟辉.上海交通大学 2009
本文编号：3613104
【文章来源】：云南师范大学云南省
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
主要符号表
第1章 绪论
1.1 研究背景与意义
1.2 中低温太阳能抛物槽式集热器的应用
1.2.1 PTC在中低温领域的主要应用及相关研究
1.2.2 商业化的中小型抛物槽式聚光器
1.3 国内外槽式线聚焦吸收器研究现状
1.3.1 线聚焦吸收器结构及热性能优化研究现状
1.3.2 槽式线聚焦吸收器的光学误差分析研究现状
1.3.3 以往研究工作的总结与分析
1.4 本文的主要研究内容
第2章 槽式系统三角腔体吸收器聚光特性研究
2.1 聚光系统几何光路模型构建
2.1.0 抛物槽式聚光器基本原理
2.1.1 黑腔原理与腔内二次临界反射条件
2.1.2 光路方程组的建立
2.2 有效孔径比率对黑腔性能的影响
2.3 聚光能流密度和光学效率的计算
2.3.1 线性太阳形状模型下的槽式系统焦面能流密度计算
2.3.2 基于TracePro的槽式系统焦面能流密度计算
2.3.3 两种计算结果比较和分析
2.3.4 不同孔径比率下的系统光学效率随腔体偏移量的变化
2.4 本章小结
第3章 线聚焦腔体及真空管光学特性与误差影响模拟研究
3.1 影响光学效率的因素
3.2 模拟结果对比分析
3.2.1 吸收器垂直位置偏移和表面涂层吸收率对光学效率的影响
3.2.2 吸收器平行位置偏移对光学效率的影响
3.2.3 腔体吸收器绕焦线的偏转角度对光学效率的影响
3.2.4 单边镜面错位或偏转误差对光学效率的影响
3.3 本章小结
第4章 槽式线聚焦吸收器集热性能实验研究
4.1 槽式系统集热性能的热瞬态测试
4.1.1 热瞬态测试原理
4.1.2 实验测试平台构建
4.2 采用腔体吸收器的系统集热效率测试结果
4.3 两种吸收器的集热效率和光学效率测试结果
4.4 槽式线聚焦腔体集热及蓄放热实验
4.5 本章小结
第5章 总结与展望
5.1 总结
5.2 工作展望
参考文献
攻读学位期间发表的学术论文和研究成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]槽式太阳集热器焦线能流分布的计算[J]. 许成木,李明,季旭,张鹏. 太阳能学报. 2015(03)
[2]腔体吸收器位置对太阳能槽式系统光热转换性能的影响[J]. 陈飞,李明,许成木,洪永瑞. 光学学报. 2014(09)
[3]抛物面槽式太阳能集热器热性能稳态与动态测试方法的比较[J]. 徐立,原郭丰,孙飞虎. 兰州理工大学学报. 2013(04)
[4]槽式太阳能系统聚光镜面参数对聚光特性的影响研究[J]. 张莹,李明,季旭,罗熙,陈飞,刘雅莉,王美地. 云南师范大学学报(自然科学版). 2013(04)
[5]太阳能槽式系统反射镜玻璃厚度对聚光特性的影响[J]. 陈飞,李明,季旭,罗熙,王六玲. 光学学报. 2012(12)
[6]槽式太阳能有机朗肯循环热发电系统模拟[J]. 刘怀亮,何雅玲,程泽东,崔福庆. 工程热物理学报. 2010(10)
[7]抛物柱面聚光器焦面能流分布特性研究[J]. 戴景民,刘颖. 太阳能学报. 2008(09)
[8]管簇结构腔体式吸收器热性能的数值分析[J]. 侴乔力,葛新石,程曙霞,李业发. 太阳能学报. 1995(01)
博士论文
[1]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[D]. 翟辉.上海交通大学 2009
本文编号：3613104
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/xnylw/3613104.html
