CPC集热器冷却通道结构优化及换热流动数值模拟

利用复合抛物面聚光集热器实现光伏与光热一体化应用,是太阳能综合利用的一种有效方式。针对光伏构件表面降温的核心问题,分别从进口截面优化和冷却流道布局2个角度进行了理论仿真,提出了矩形、半圆形和梯形内管3种不同形状的进口截面方案。结合控制方程,利用Fluent软件模拟了各流道内部温度场、速度场等传热流动分布规律。研究表明,当质量流量较小时,矩形截面综合性能较好;当质量流量较大时,半圆形截面综合性能较优。在此基础上,提出传统直管和新型弯管2种不同构件的冷却通道方式,并对比探究了不同进口截面通道的换热流动特性及系统热、电?效率。结果表明,在相同边界条件下,新型弯管的综合换热性能优于传统直管。

新型CPC热管式集热器的设计与模拟分析

基于CPC型集热器的发展现状,设计出新型CPC热管式集热器。介绍了该集热器的聚光面和接收器的结构设计计算过程,并对集热器进行了集热分析。采用MATLAB建模仿真技术对该集热器进行建模和动态仿真来预测该新型CPC热管式集热器的运行情况,得出新型CPC热管式集热器的有效输出能量、出口温度、瞬时集热效率的变化图。通过试验研究证实了新型CPC热管式集热器可以产生蒸汽,可用于制冷,尤其是热源品位要求较高的氨吸收式制冷,同时还可用于汽轮机发电和太阳能海水淡化等场合。

CPC热管式真空管集热器的集热效率研究

介绍了CPC(compound parabolic concentrator)热管式真空管集热器的结构,对CPC热管式真空管太阳能集热器进行了传热分析,并对CPC热管式真空管集热器、热管式真空管集热器和CPC热管式集热器的集热效率进行了对比计算。CPC热管式真空管集热器的集热效率的理论计算和试验结果表明:CPC热管式真空管集热器的集热效率最佳。

非对称CPC-PV系统性能数值模拟计算

在CPC的基础上 ,对非对称CPC -PV的性能进行数值模拟计算 ,得到一种既能增大聚光比 。

CPC型热管式真空管集热器的热性能研究

通过对CPC型热管式集热器进行的传热分析和相关的试验,给出了内聚光CPC热管集热器的总热损系数、效率的计算方法,并测定了它的效率曲线,试验结果与理论计算值符合很好。文中所分析的是CPC型热管式真空集热器的通用模型,因此,对于各种形状CPC型热管式真空集热器所推导出的计算式都是适用的,这对于改进集热器设计和预示集热器性能都具有一定的参考价值。

基于新型CPC集热器的太阳能蒸汽压力锅系统的设计

介绍了基于新型CPC集热器的太阳能蒸汽压力锅系统的设计,重点介绍了新型CPC集热器和压力锅的结构设计。对整个系统进行传热分析后,根据具体实例和仿真条件,利用MATLAB软件对系统进行动态仿真,得出不同情况下压力容器中蒸汽出口温度变化图,为设计过程提供依据。

新型CPC热管式真空管集热器设计与性能分析

基于复合抛物面集热器(CPC)型集热器的发展现状,设计出新型CPC热管式真空管集热器。介绍了该集热器的聚光面和接收器的结构设计及计算过程,在对新型CPC热管式真空管集热器进行集热分析后,得出其瞬时效率方程。与传统肋片型CPC热管式真空管集热器相比,新型CPC热管式真空管集热器效率高,加工工艺简单,成本较低。

两种CPC热管真空管集热器的性能比较

基于CPC型太阳能集热器的发展现状,介绍了肋片型、导热油型两种CPC热管真空管集热器的结构,并对集热器进行了传热分析,得出集热器的瞬时效率方程。结果表明,导热油型CPC热管真空管集热器的效率明显高于肋片型CPC热管真空管集热器的效率,且加工工艺简单,成本相对较低。

跟踪式CPC热管真空管太阳能集热器性能研究

将复合抛物面聚光器(CPC)及跟踪技术通过简单的曲柄连杆机构与热管真空管集热器集成,研制了1套聚光比为2.3的跟踪式CPC热管真空管太阳能集热器。对该集热器在固定、间歇和连续跟踪3种模式下进行了集热性能测试,分析了跟踪方式对延长集热时间和改善集热效率的影响,对集热效率进行了拟合和归一化分析。研究结果表明:跟踪模式下集热器高效集热时间为6h,是固定模式的2倍;采用间歇跟踪即可有效提高集热性能;跟踪模式下的日平均集热效率达到45%,比固定式提高约16%。集热效率归一化拟合回归系数均大于0.936,拟合过程可信。

跟踪式CPC热管真空管集热器聚光及集热特性

将曲柄连杆单轴跟踪技术与CPC（复合抛物面聚光器）热管真空管太阳集热器集成，研制一套聚光比为2．3的跟踪式CPC集热器。基于TracePro光学软件模拟其跟踪模式下的聚光行为，并对不同跟踪模式下的集热特性进行实验研究。模拟得到横向投影角θ。是影响CPC集热器光学性能的主要因素，0．为-23．5°-23．5°时，入射角修正因子（IAM）达到0．95～1．14；跟踪可有效缩小θ，将光学效率提高30％以上；采用三点式间歇跟踪即可获得高于60％的光学效率。实测集热效率分布和光学效率模拟值趋势一致，系统跟踪时高效集热时间为固定式的2．7倍，平均集热效率达到固定式的2．1倍。集热效率归一化线性良好，效率截距为52％，和光学效率模拟值偏差小于12％，佐证了模拟分析结果。

基于TRNSYS的CPC集热器太阳能热水系统的模拟分析

通过TRNSYS软件搭建了复合抛物面聚光器(CPC)集热器太阳能热水系统模型,对广州地区某小型别墅的太阳能热水系统进行了设计,并观察系统在1年(8760 h)中的运行情况。选取了系统在4个典型日的运行情况进行分析,得到了CPC集热器在春分日和冬至日的最高出口温度分别为67.5℃和68.2℃,在夏至日和秋分日的最高出口温度分别为85.7℃和83.3℃。CPC集热器的集热效率随进口流量的增大而增大,随进口温度的下降而升高;经测试,CPC集热器的最佳安装倾角为22°。对CPC集热器和平板集热器的集热性能进行比较后发现,二者的集热功率基本均随太阳辐照度的增加而增加,在冬至日12:00~15:00这个时段,CPC集热器的集热功率是平板集热器的1.5倍。

新V型内聚光CPC热管式真空管集热器的热性能

基于圆管型复合抛物聚光器(CPC)的研究,由于接受体和CPC反光板之间存在缝隙而造成大量漏光损失,设计了一种可以减少漏光损失和热损的新V型CPC反光板,并综合利用热管式真空管集热器的优越性,开发出一种新V型内聚光CPC热管式真空管集热器。首先给出了其设计结构,并对其进行传热分析,推导出该型集热器的集热效率、总热损系数的计算方法,再进行室外动态性能试验,测定了它的效率曲线,试验结果与理论计算值较符合。

基于CPC型太阳能集热器在日光温室中的供暖应用及经济效益分析

以槽式集热器为雏形,设计开发出一种板式的CPC复合抛物面集热器。集热管采用新型直通金属-玻璃封接式真空太阳能集热管,并利用Tracepro光学软件,在太阳光入射角-28°~28°进行模拟,表明在此期间不会产生跑光现象,聚光效果明显;通过试验测出该CPC集热器试验最高效率可达65.4%,将该设计用于农业温室,进行冬季供暖补能,最后进行经济效益分析。结果表明:使用CPC集热器为温室供暖(内蒙古供暖180 d),夜晚在保证温室适宜温度下,与传统燃煤取暖相比,可节省运行费用300元,减少二氧化碳排放12.15 t。该研究可为日光温室在未来投入清洁能源供暖提供参考价值。

CPC内聚光式热管集热管温度特性研究

为提高太阳能热水系统的输出温度,将CPC聚光技术应用于热管式真空集热管中,开发了一种新型的CPC内聚光式热管集热管。对该集热管建立数学模型,模拟计算其传热过程,获得了导热肋片温度、热管冷凝段温度等参数随太阳辐射强度的变化规律,并通过试验验证了数学模型的可靠性;与常规热管式真空管集热管传热特性相对比,证实了该集热管可大幅提高太阳能热水器输出温度。

低截取比CPC空气集热器及其性能试验研究

为实现太阳能空气集热器的高效利用,设计了一种采用低截取比CPC作为聚光器的空气集热器.基于晴天和多云工况下对该CPC空气集热器的热性能进行测试.结果表明,在晴天无云的天气条件下,集热器最大出口温度可达200℃,平均集热效率达到0.3;在多云天气下,集热器最大出口温度达到170℃,CPC集热器表现出良好的集热性能.通过计算发现降低截取比对聚光比影响甚微,但可有效减少CPC反射板材料从而降低成本.

CPC聚光光导照明系统的应用研究

简述了国内外光导照明在建筑上的研究及应用现状,设计了一种CPC聚光光导照明系统,从上而下依次包括采光罩、CPC聚光器、导光管和漫射器,照明装置包括光伏组件以及与光伏组件线路连接的LED灯条,通风装置包括依次管道连接的进风口、管道风机和通风口,管道风机与光伏组件线路连接。白天使用CPC聚光器,实现室内照明,晚上LED灯条与光伏组件相连,实现室内照明,达到全天候照明的效果;通风系统可以实现室内防尘通风功能,不仅适用于地下停车场,而且适用于室内建筑的照明通风需求;结构紧凑,安装方便,大幅度提高了光导照明系统的防风性和稳定性,推动了建筑一体化的发展。

Performance Analysis of a Solar Continuous Adsorption Refrigeration System

A study is conducted on the performances of a solar powered continuous-adsorption refrigerator considering two particular days as references cases,namely,the summer solstice(June 21st)and the autumn equinox(September 21st).The cooling capacity,system performance coefficient and the daily rate of available cooling energy are assessed.The main goal is to compare the performances of a solar adsorption chiller equipped with a hot water tank(HWT)with an equivalent system relying on solar collectors with no heat storage module.The daily cooling rates for the solar refrigerator are found to be 102.4 kWh and 74.3 kWh,respectively,on June 21st and on September 21st,using a total collector’s area of 43.47 m2.The corresponding values for the adsorption chiller equipped with a hot water tank of 2 m3(and using a total collector’s area of 72.45 m2),are 127.1 kWh and 106.13 kWh,respectively.

热管式真空集热管及其太阳集热器的研究与应用

详细介绍了我国现有热管式真空集热管及其太阳集热器的基本结构及研究状况,特别介绍了CPC型热管真空管太阳集热器。对热管真空管型太阳集热器在各种场合的应用做了分类介绍。最后指出热管真空管型太阳集热器及与建筑结合的太阳集热系统是未来太阳能热水利用发展的重要方向。

集约化多级回热式太阳能海水淡化装置

设计了一种由多个集热/回热单元组成的小型集约化多级回热式太阳能海水淡化装置,详细阐述了该装置的结构及组成.通过实验方法对该结构海水淡化装置的淡水制水量在不同天气情况和运行控制方式下进行比较研究,获得了进一步优化其制水性能系数、提高总效率的方法.结果表明:采用压力自由波动的方式控制蒸汽压力,装置的最高集热温度控制在130℃,2.31m2采光面积的淡化装置高峰时段制水量最高可达到1.982kg/(h·m^2),全天制水量可达到7.869kg/m^2,制水性能系数最高可达2.5左右,总效率最高可达1.35左右,系统集热效率可达0.4左右,性能较为优越.

基于复合抛物面集光器的LED教室灯具的配光设计

为了对LED教室灯具配光,建立了复合抛物面集光器配光系统。分析了LED光源发光特性,阐明了对LED光源进行二次配光的必要性。建立了三维复合抛物面集光器(CPC)模型,并由边缘光线原理计算得出三维复合抛物面集光器(CPC)模型各参数与最大出射半角θm的关系,分析了θm的制约因素。由阅读灯照度均匀度要求,确定了复合抛物面集光器(CPC)模型各参数的值,在光学分析软件Tracepro中建立了CPC模型,将LED光源置于其焦平面上,结合教室桌面与灯具距离,模拟了基于CPC配光的LED教室灯具的照度分布。试验结果表明,CPC配光系统最大出光半角为30°时,光照均匀度超过0.7,满足建筑照明设计标准GB 50034-2004对阅读照明的要求,该灯具有效光通可达95%以上。