安装角度对复合抛物面聚光集热器接收太阳辐射影响的数值模拟

建模分析昆明地区不同入射半角的复合抛物面聚光集热器(CPC)在全年不同朝向、不同倾角下的能量接收情况。结果表明:CPC的聚光比与入射半角呈正相关,入射半角的大小限制了其光线接收角的范围进而影响能量的接收;正南朝向为最佳朝向,正南向安装时最佳倾角随季节变化而变化,正西向倾角越大能量越小;正南向在冬半年适宜进行高倾角安装,在12月份倾角为50°、入射半角为60°时,CPC接收太阳辐射量最大为13.27 MJ;在夏半年适宜低倾角安装,在4月份最佳倾角为0°、入射半角为60°时,CPC接收太阳辐射量最大为15.99 MJ。为使CPC获得能量最佳,建议昆明地区全年固定朝向安装的CPC采用较大的入射半角,安装角度为20°~35°。

增加复合抛物面聚光器(CPC)最大聚光角的几种方法及结果比较

本文简单阐述了复合抛物面聚光器(CPC)的结构与设计原理,介绍了三类增加CPC最大聚光角θ_(max)的方法:平移、截底和旋转,给出了各方法中最大聚光角θ_(max)随几何尺寸变化的计算公式。对不同聚光比的实际CPC,给出了在三类方法变化情况下,最大聚光角增量δθ_(max)随几何变量的变化曲线,并对影响CPC最大聚光角变化的关键因素进行了讨论与分析。

关于复合抛物面聚光器设计参数的研究

针对现行复合抛物面聚光器(CPC)设计理论不能直接支持在tracepro软件中建立模型的不足,结合tracepro的特点,推导了实际设计和建模所需要的焦距f,入射口半径r及最大聚光角θ_(max)三个关键参数的计算方法并实现了CPC的建模。该方法为CPC的定量设计提供了数学依据,有利于优化设计以及光学模拟和光学分析的实现,从而提高了设计效率,为其在太阳能利用和照明领域等非成像光学应用方面提供更好的使用价值和前景。

用于发电的太阳能聚光热管集热器

复合槽形抛物面和渐开线反射镜面的聚光吸收太阳能的热管集热器 ,平均集热温度高达16 4℃ ,并省去了复杂的跟踪机构。用热管作太阳吸收体 ,传热效率高 ,向大气反向传热损失少。圆筒形换热器的热水温度 16 0℃ ,饱和水蒸气压力 4 0 .6kg .f cm2 。

槽式太阳能聚光集热技术

详细讨论了槽式太阳能聚光集热技术的最新进展,对不同聚光集热器支撑机构进行了对比分析。结果表明,EUROTROUGH聚光器的支撑机构性能最优。此外,还对抛物面聚光镜和主要的槽式太阳能集热管技术进行了讨论分析。

线性菲涅尔式聚光系统的镜场布置与优化

单根真空集热管和复合抛物面聚光器(CPC)组成的接收器(单管接收器)对线性菲涅尔式聚光系统的镜场布置有特殊要求。本文根据单管接收器的特点,提出了利用CPC最大接受半角控制镜场高宽比实现镜场无阴影布置的方法。利用几何关系推导了镜场无阴影布置的数学表达式,并给出了数值计算方法。通过算例,将一次反射镜和镜场中心的距离与镜场地面覆盖率相结合对镜场布置进行了优化。研究结果表明:对于CPC最大接受半角为45°、反射镜宽度为380mm、而反射镜列数为21的镜场,当系统无阴影工作时间确定为6h时,相邻一次反射镜间距最大为537mm较为合理,而此时地面覆盖率为73.28%。该方法对于单管接收器线性菲涅尔聚光镜场的布置具有普适性,对线性菲涅尔式聚光系统的设计具有较好的指导意义。

接收体对太阳能建筑采暖用聚光器性能影响

针对液体循环介质太阳能建筑采暖系统存在的夏季过热、投资成本高、占地面积大等问题,搭建空气集热太阳能槽式复合抛物面聚光建筑采暖系统,理论分析和试验测试聚光器中单层玻璃管内不同位置平板接收体对聚光器性能的影响,在此基础上,将平板接收体优化为等边三角形接收体,在实际天气条件下,测试不同空气流速对集热器进出口温差、腔内温度、集热效率等的影响。结果表明,晴天正入射时,α=0°布置的平板接收体两侧平均温差为0.5℃,平均集热效率为55.49%,比α=90°时聚光器平均集热效率增加了32.32%;当空气流速为1.03 m/s时,采用等边三角形接收体的聚光器进出口平均温差为53.9℃,腔内温度为50.4℃,比环境温度高28.8℃;当空气流速为3.03 m/s时,聚光器集热效率为70.76%。

低截取比下复合抛物面聚光器的光热性能

考虑复合抛物面聚光器(CPC)的经济性和光学性能,对CPC结构进行了优化设计。根据参数方程,分析了相同面积内的截取比对CPC总弧长和接收管数量的影响。研究结果表明,CPC截取比取0.15～0.25时,可有效降低对CPC弧面材料的使用。基于Tracepro软件,实现了对CPC的二维光线追踪,提出了一种CPC直射光学效率的模拟计算方法。选择1月1日、4月1日、7月1日、10月1日四个季节日期为模拟日期,模拟结果显示,截取比为0.16的CPC相较于截取比为0.56的CPC,平均直射光学效率分别提高了13.77%,15.24%,9.30%,11.54%。太阳高度角的增加和方位角的减小有利于降低CPC的末端光线损失。增加CPC的长度有利于减小末端光线损失对CPC光学效率的影响。实验测试验证了模拟的正确性,所提方法可应用于以提高光学性能为目标的CPC结构优化设计。

θ_(max)较大时CPC装置的性质研究

指出了复合抛物面聚光集热器在θmax较大时的应用价值 .计算了θmax较大时复合抛物面聚光集热器的聚光比。

太阳能直接蒸汽产生技术应用

槽式复合抛物面聚光集热器收集太阳辐射热能并直接加热内部真空管中流动的水，水温升高后变成过热蒸汽。工质温度达120～200℃，可以满足蒸、煮、炖等主食品加工工序，中高温蒸汽还可以广泛应用于食品的烘干、蒸发、消毒、浓缩、真空冻干等诸多加工领域中。

CPC聚光型太阳能PV/T系统性能实验

设计并制造了一种平面镜单元类复合抛物面聚光器(CPC)和内置平行流道式铝板集热器,将单晶硅太阳电池板粘贴于集热器上构成太阳能电热联用面板(PV/T),并将其置于聚光器支架上构成完整的聚光型PV/T系统。实验测试并研究其聚光特性和光电、光热转换性能。结果表明,PV/T的聚光使用虽然导致电效率下降,但总的电功输出提高了,同时获得了较高的集热效率。该系统太阳能的综合利用效率超过70%。

细多管CPC线性菲涅耳聚光系统仿真及实验研究

线性菲涅耳聚光发电系统具有迎风面小、土地占有率高等优点,从而受到市场的青睐,但是聚光系统建造的高成本制约着其发展应用。针对上述问题,采用多个细集热管代替一个粗集热管的方式来解决,使复合抛物面聚光器(CPC)的总开口达到1118.79mm,一次反射镜的宽度达到831.81mm。同时本文对于该设计思路下的聚光系统进行了研究,得到CPC开口半角θ=45°较好,在工作时长6h内,照射在一次镜场中的光线进入CPC的比率均达到75%以上,瞬时进入率也高达75%以上,实验验证在夏天晴朗天气中午系统光学效率达到61%。

低倍聚光太阳能纳米流体PV/T系统实验研究

本文设计并搭建了一种使用低聚光倍数的复合抛物面(CPC)聚光器的双流道太阳能光伏/光热(PV/T)系统实验装置。介绍了该双流道PV/T系统的设计原理和实验装置的组成,制备了Ag纳米颗粒和Ag/水纳米流体,并对不同浓度的Ag/水纳米流体的光学性能进行了测试。对使用Ag/水纳米流体的双流道PV/T系统的运行进行了全天实验测试,测试结果表明,使用Ag/水纳米流体的双流道PV/T系统可以维持长时间的稳定运行,具备相对较好的日应用技术可行性。使用Ag/水纳米流体的条件下,PV/T系统稳定运行时的热效率约为56.1%,效率约为25.5%,光伏组件的填充因子和最大输出功率为0.602和74.2 W,PV/T系统的总电效率为8.5%。