槽式复合多曲面聚光集热器光热性能研究

对跟踪精度要求高是限制太阳能聚光集热器规模化应用的因素之一,为此对一种新型非追日槽式复合多曲面聚光集热器光热性能进行光学仿真和测试分析,利用TracePro软件模拟研究入射偏角对该聚光器光学性能的影响,并在实际天气下测试分析运行工况对该聚光器接收体出口温度、瞬时集热量等热性能的影响,同时分析玻璃盖板对减小该聚光器散热损失的作用,结果表明:对应实际运行情况,该聚光器的光线接收率与聚光效率均随时间的延长先增大后减小,且在光线正入射时达到最大值,分别为96.00%与72.69%。当空气流速为3.1 m/s时,聚光器接收体出口空气温度、瞬时集热量与太阳辐照度的变化趋势一致,在晴天运行时的平均值分别为43℃与448.3 W,分别比多云天时增加4.4℃和53.1 W,且该聚光器在晴天运行时的平均光热转化效率为50.5%。此外,敷设玻璃盖板的聚光器运行时散热温差比未敷设玻璃盖板时降低19.3℃,研究结果可为非追日复合多曲面聚光器的应用提供参考。

槽式复合多曲面聚光集热器光学分析及性能研究

鉴于传统槽式复合多曲面聚光集热器所固有的吸热体表面换热方式、吸热体与循环介质换热面积恒定等对集热效率提升造成限制,文章提出了可优化吸热体的槽式复合多曲面聚光集热器。通过在聚光集热器焦斑位置单层玻璃管内安装吸热体以实现光热体内换热、循环流速与吸热体换热面积的优化。首先,利用光学仿真软件TracePro计算分析了星形六翼吸热体、V形吸热体对聚光器光学性能的影响机理,基于此,在实际天气条件下,开展了聚光器内嵌星形六翼吸热体时集热性能的测试研究,分析了聚光器进、出口温差、瞬时集热量随气象条件的变化规律。结果表明,当入射偏角小于15°时,聚光器的聚光效率和光线接收率受入射偏角影响较小,光线正入射时,内嵌星形六翼吸热体的聚光器聚光效率与光线接收率最高,分别为73.08%和95.20%,当径向入射偏角为0~20°时,聚光器内嵌星形六翼吸热体时的聚光效率与光线接收率分别比内嵌V形吸热体时高6.50%和8.46%。在晴好天气下,聚光器进、出口温差、瞬时集热量与太阳辐照度变化趋势一致,且均在正午时达到最大值,分别为38.4℃和667.34 W,此时聚光器的光热转化效率为65.03%。

太阳能建筑采暖系统槽式复合多曲面聚光器性能研究

为提高北方寒冷地区太阳能建筑采暖系统的适用性,研制了一套聚光比为3.9的非跟踪式复合多曲面聚光器(CPC)。该聚光器具有运行稳定、无运动部件及易于制造等特点。基于Light Tools光学软件,分析不同入射偏角和接收体偏差角度条件下的聚光特性,并对安装于呼和浩特市(北纬40°50')的太阳能建筑采暖系统在晴天和多云气象条件下不同安装倾角聚光器的光热性能进行对比研究。结果表明:当入射偏角为10°时,聚光器的光线汇聚率为55.2%,当板式接收体偏差角度为12°时,聚光器的汇聚率仍为93.4%;晴天运行时,安装倾角为45°的聚光器出口导热油温度比正入射时低3℃左右,多云条件下,接收体内导热油温度变化曲线平缓,说明聚光器对跟踪精度要求低,适合于应用到建筑采暖系统中。

应用于设施农业土壤供热系统的复合多曲面聚光器的聚光集热性能研究

文章通过仿真模拟和试验测试,分析了光线入射偏角对复合多曲面聚光器聚光集热性能的影响。首先,建立了聚光器三维模型;然后,利用光学仿真软件对该聚光器进行光线追迹和光学性能计算,并根据计算结果分析了径向、轴向入射偏角对该聚光器光线接收率、聚光效率等的影响;最后,基于光学计算结果,搭建复合多曲面聚光器光热性能试验台,并根据测试结果研究了该聚光器在实际天气条件下运行时的聚光集热性能。分析结果表明:当径向入射偏角小于14°时,该参数对复合多曲面聚光器的光线接收率和聚光效率影响较小;当径向入射偏角为20°时,该聚光器的光线接收率和聚光效率分别为46.50%,39.49%;此外,该聚光器的光线接收率和聚光效率均随着轴向入射偏角的变化呈现出对称的变化趋势,当轴向入射偏角为20°时,该聚光器的光线接收率和聚光效率分别为87.94%,74.50%;在晴天条件下时,该聚光器出口处空气温度的变化趋势与太阳辐照度一致,正午时,该聚光器出口处空气温度最高,可达到46.9℃;测试期间,该聚光器的最大瞬时集热量和光热转化效率分别为411.54 W,42.38%。

槽式复合多曲面聚光光伏光热供能装置性能分析

针对槽式复合多曲面聚光器聚光效率随入射偏角增大而减小的问题,文中设计一种新型槽式复合多曲面聚光光伏光热供能装置,通过在装置入光口玻璃盖板内表面增设多晶硅太阳能电池,实现了装置逸出光线的发电再利用,提高了装置非追日状态下供能总量和综合利用效率.利用光学仿真软件对不同入射偏角下装置内光线进行了追迹,计算分析了接收体表面能流密度分布变化趋势,基于此,在实际天气条件下,搭建槽式复合多曲面聚光光伏光热供能装置性能测试试验台,研究装置进出口温差、太阳能电池发电功率等随太阳辐照度的变化规律.结果显示,当入射偏角为12°,仅有少量光线从槽式复合多曲面聚光光伏光热供能装置入光口逸出,晴好天气条件下,装置的进出口温差与太阳辐照度变化趋势一致,最大为14.1℃,当太阳光入射偏角非零时,多晶硅太阳能电池发电功率大于太阳光入射偏角为零时的电池发电功率,装置最大综合利用效率为75.4%.

基于自动蓄/放热装置的多曲面聚光集热空气源热泵系统实验研究

为了实现北方农村地区清洁供暖,文章构建了基于自动蓄/放热装置和多曲面聚光集热器的空气源热泵供暖系统。实验研究表明:在相同供水温度下,随着蒸发器进口空气温度和太阳辐射强度的升高,热泵COP均逐渐升高。集热器及热泵联合运行时,蓄热装置可自动蓄热并对进入蒸发器的空气进行自动补热,空气温升为2~4℃,实验日系统集热量和制热量分别为2.29 MJ/m^(2),27.99 MJ/m^(2),系统能效比(SEER)为1.84,日平均太阳能贡献率为41.2%。空气源热泵单独运行时,实验日热泵制热量为8.75 MJ/m^(2),SEER为1.79。上述结果表明,文章构建的太阳能子系统可以自动调节系统的蓄热量及向蒸发器的补热量,提高了系统的能效比,降低了运行、维护难度,在农村地区具有一定的适应性。

吸收体形状对太阳能复合多曲面聚光器光热性能的影响

为降低复合多曲面聚光器的建造成本并提高其对太阳能的利用效率,选用内嵌吸收体的单层玻璃管作为复合多曲面聚光器的光热转化部件,重点研究了单层玻璃管中不同形状吸收体对复合多曲面聚光器光热性能的影响机理。首先,在光学仿真软件TracePro中建立了光学模型,并基于蒙特卡罗算法模拟分析了吸收体形状对聚光器光学性能的影响机理。然后,分析了吸收体形状对聚光器出口温度、瞬时集热量和光热转化效率的影响。结果表明,在相同入射偏角下,“*”形吸收体接收到的光线数多于矩形网状吸收体。当入射偏角为0°~20°时,内嵌“*”形吸收体的聚光器的平均光线接收率和平均聚光效率分别比内嵌矩形网状吸收体的聚光器增加了7.37%和6.66%。在晴好天气条件下,内嵌“*”形吸收体的聚光器的平均出口温度、平均进出口温差、平均瞬时集热量和平均光热转化效率分别为48.5℃、23.2℃、467.5 W和54.85%,分别比内嵌矩形网状吸收体的情况提高了43.07%、31.82%、29.83%和24.52%。

一种新型多曲面复合槽式太阳能集热器的理论分析

提出一种新型槽式太阳能聚光集热器的设计思路,介绍了其工作原理和设计方法。对该集热器的集光比、跟踪精度、高宽比、材料使用量等各方面进行了详细的理论分析,对重要的设计参数进行了分析和优化,给出了大致的取值范围。该新型槽式聚光集热器能够利用多曲面组合实现对太阳光反射聚焦,并具有在反射面上不留阴影、改善高温太阳能接收器的工作性能和工作环境以及有利于提高反射面结构强度等优势。

新型槽式太阳能聚光集热器的研究与试验

设计了一种新型槽式太阳能聚光集热器,分析了工作原理和设计参数,建立了由该集热器组成的太阳能集热系统,并进行了试验测试。文章给出了采用不同接收器的升温曲线和效率计算值,对不同布置方式的集热性能进行了比较。试验结果表明,该装置具有较高的集热效率,运行温度在80℃时,效率达到35%以上。

多曲面复合聚焦槽式太阳能集热器的研究

对一种多曲面复合聚焦槽式太阳能聚光集热器进行了理论与实验研究,介绍了其工作原理,对其重要的设计参数进行了计算和优化,给出了大致的取值范围。该新型槽式聚光集热器能够利用多曲面组合实现对太阳光反射聚焦,并具有在反射面上不留阴影、改善高温太阳能接收器的工作性能。实验表明,装置在低温段运行效率在45%以上。在高温段(≥80℃),效率明显高于全玻璃真空管集热器或平板型集热器,因此它在高温段运行更有优势。