槽式太阳集热器分析

以槽式太阳集热器为研究对象,通过对其光热转换传递过程进行能量分析,从热力学第二定律的角度建立槽式集热器的能量传递模型,并对其计算结果进行实验验证,结果表明二者吻合较好。在此基础上,分析典型工况下槽式集热器在光热转换传递过程中,损发生的机理、部位、大小及其分布特点。此外,还对各主要输入参数对集热器效率的影响规律进行分析,结果表明集热器的损主要发生在聚光和吸热体的吸热过程。结论将为槽式集热器性能的进一步改进提供依据。

蒸汽直接冷却槽式太阳集热器的传热流动性能研究

首先在对DSG集热器中水的流型分析的基础上,进行了水在不同状态下对流换热系数计算模型的研究;利用传热热阻原理,分析了DSG集热器热损失的计算方法;考虑到流体流动方向上的温度变化,建立了稳态热传导模型。之后,对集热器的两种不同连接方式(一次通过式和再循环式)的压降进行了分析。最后,分析了太阳能辐射变化时,两种连接方式下集热器场一些主要参数的变化情况,为DSG集热器场的设计及运行提供指导。

槽式太阳集热器传热与流动性能研究

以槽式太阳集热器为研究对象,建立集热器的传热流动数学模型,通过Fluent模拟,研究其传热、流动性能,并对模拟结果进行实验对比验证,对比结果表明二者吻合较好。在此基础上,分析太阳直射辐射(DNI)、集热器入口流体温度及流速对集热器集热效率、流体温升及压损的影响规律,并对流经集热器传热流体的流速进行优化,从而为槽式太阳集热器的优化设计及运行提供参考依据。

抛物面槽式太阳集热器的性能研究

建立槽式太阳集热器对太阳辐射的吸收模型和换热模型,应用Matlab编制模拟计算程序,并通过现场测试验证所建模型的准确性。在此基础上模拟研究太阳辐射强度、室外气温及风速、导热油流速、导热油进口温度等参数对集热器性能的影响。结果表明:槽式太阳集热器集热效率随导热油流速和太阳辐射强度的增大而增加;随导热油进口温度的升高而降低;受室外气温及室外风速的影响较小。研究结果可为该集热器的优化设计提供参考依据。

槽式太阳集热器驱动的太阳能空调系统性能研究及优化分析

对一个采用抛物槽式太阳集热器(PTC)驱动的单效溴化锂吸收式制冷系统的制冷和供暖性能进行实验研究。实验结果显示,在考虑管路热损和储热水箱的热损后,夏季系统集热效率在0.24~0.35之间,系统集热功率为9.6~16.6 kW;冬季系统集热效率(采暖效率η_h)在0.42~0.55之间,系统集热功率为10.0~17.1 kW。制冷模式下机组在65~70℃的热水下加热,其制冷系数在0.40~0.60之间,日平均制冷系数为0.45,系统的平均制冷性能系数(COP_(s,av))为0.25;针对该制冷系统存在的一些问题和不足,对其结构设计进行优化分析,为高效太阳能溴化锂吸收式制冷系统的设计提供参考。

具有二次聚光器的新型大开口槽式太阳集热器设计与光学性能分析

针对大开口和更高运行温度的槽式太阳能热发电系统,提出一种可实现高聚光比、低辐射热损及能流密度均匀的新型槽式太阳集热器,即在集热管内放置外壁具有太阳选择吸收膜层和内壁具有反射膜层二次聚光器的大开口槽式太阳集热器。建立圆弧为微元段的自适应设计新方法,提出3种典型的二次聚光器面型,利用蒙特卡洛光线追迹方法仿真新型集热器的能流密度分布特性,验证该光学仿真方法,分析影响集热器光学性能的各种因素。结果表明,该集热器可显著提升集热效率。

抛物槽式真空管太阳能集热器强化相变蓄热的模拟研究

为了提高抛物槽式真空管太阳能集热器相变材料导热性能,设计了一种相变材料埋置金属泡沫与半圆管型强化换热结构相结合的真空管太阳能集热器,利用FLUENT软件对其蓄热过程中的传热进行了数值模拟,分析了热流密度分布非均匀的情况下在相变材料中集成翅片和金属泡沫对相变材料液态分数的影响.

抛物面槽式太阳能集热器球形接头测试系统的研制与应用

球形接头是抛物面槽式太阳能集热器的关键部件,针对球形接头易发生运转卡涩和导热油泄漏问题,研制了一套球形接头性能测试系统。该测试系统可以实现球形接头在旋转、摆转或旋摆联动模式下,以及在导热油温度达393℃和压力达4.1 MPa工况条件下的加速寿命测试。以导热油为传热流体,开展了球形接头在导热油温度为393℃和压力为2.3 MPa工况条件,以及温度、压力变化条件下的性能测试研究,分析了球形接头在模拟12年寿命期的扭矩特性和密封性能,验证了该测试系统运行的稳定性和可靠性,并且关键技术参数的控制精度和测量精度满足使用要求,为球形接头的性能评价提供了技术支撑。

紧凑型槽式太阳能集热器与建筑用能匹配特性分析

我国建筑能耗占全国总能耗约40%,将太阳能与建筑相结合,可有效降低建筑能耗对化石能源的依赖,助力“双碳”目标实现。基于一种紧凑型热管真空管槽式集热器,设计了吸收式制冷空调系统,并与地源热泵集成,构建了多能互补耦合供能系统。首先,对比分析紧凑型热管真空管槽式集热器与普通真空管式集热器的集热性能;然后,以某600 m^(2)建筑物为供能对象,在TRNSYS软件中搭建太阳能空调系统,对该建筑进行供能;最后,搭建多能互补供能系统,提升整体供能效率。结果表明:该紧凑型热管真空管槽式集热器与普通真空管式集热器相比,集热温度提升25%,集热面积减少52.5%,集热量提升2.5倍。多能互补太阳能空调系统能极大改善太阳能系统与季节的匹配性,满足建筑物全年的供能需求及热水供应。该系统对太阳能与建筑一体化研究以及建筑供能研究有良好的参考价值。

微小型槽式太阳能集热器集热特性与应用研究

搭建了一种微小型槽式太阳能集热系统,并通过试验得出其运行的典型日结果,日照充足时,集热器的平均集热效率高达50.1%。将集热器规模化应用,与制冷机组一体化供能,微小型槽式太阳能集热系统布置于驾驶室顶棚,制冷机组布置于驾驶室后舱,集热面积为2 m2,制冷机组功率为0.2 kW,集热器可为制冷机组提供低温水。模拟得到制冷季能耗为93.7 kWh,比常规电空调节能15.9%;制热季能耗为133.6 kWh,比常规电空调节能10.0%,可满足某挖掘机驾驶室冷热需求。对耦合系统进行模糊评价,系统的评价因子为0.945,是最优的设计方案;系统的经济性得分为91.3分,属于较高等级,适合推广使用。

某小型槽式太阳能集热器的性能研究与市场应用

设计了一种集热器与聚光器采用分离式布置结构的小型槽式太阳能集热单元,其以齿轮、齿条机构驱动聚光器对太阳光线实现跟踪式聚光。利用实验平台验证了TRNSYS分析模型的正确性,并以南京地区某印染厂为例,进行了该集热器与建筑的一体化应用研究,可获得40%以上的太阳能保证率,实现了与普通建筑或厂房屋顶的有效结合,为工业生产提供中温热能。

槽式太阳能集热器集热性能分析

本文运用蒙特卡罗光线追踪法(MCRT)模拟了抛物槽式系统聚光特性,并与计算流体与传热有限容积方法(FVM)结合,进一步研究了吸热管内耦合传热过程。聚光特性分析中考察了光不平行夹角、几何聚光比和边界角对太阳热流密度分布的影响;耦合传热模拟中考虑了液体油热物性随温度的变化以及吸收管外管壁辐射换热。模拟计算表明:模拟计算结果与文献数据对比符合较好,验证了计算方法与模拟程序的正确性。光不平行夹角主要对热流密度圆周方向分布产生影响,使其分布平缓,对热流密度轴向分布影响不大;随着几何聚光比的增大,太阳热流衰减区的角度跨度增大;随着边界角的增大,热流密度圆周分布曲线向圆周角90°方向平移,同时热流密度极大值降低。在太阳直射强度大致相同情况下,入口流速与入口温度对接收管表面对流换热与最大温差影响很大;同时变物性对流体对流换热影响也较大。

槽式太阳能聚光集热器传热特性分析

为了研究槽式太阳能集热器的传热特性及为槽式太阳能集热器的设计提供理论依据,该文分析了槽式太阳能集热器的传热特点,建立了槽式太阳能集热器传热过程一维数学模型:利用该数学模型,计算分析了槽式太阳能集热器的传热特性。选取了2014年9月21日、10月25日的太阳直接辐照数据进行计算分析,10月25日太阳直接辐照数据均值比9月21日高37.5894 W/m^2,9月21日集热器吸收的太阳辐射热能计算均值比10月25日高196.644.W/m:接受管内外壁导热量随内外壁面温差升高而增加,接受管外径与内径的比值大于1.05时导热热阻增加到0.0004679 K/(W·m);接受管和玻璃管之问传热主要是辐射换热,辐射换热量随玻璃管内壁面温度升高而增加:对流换热量数值上可以忽略不计,且与接受管和玻璃管之间的环形空间残存气体类型有关,环形空间为氢气的对流换热量大于空气,空气大于氩气:玻璃管对外界的传热主要是辐射换热和对流换热,环境温度每下降lO℃,玻璃管对环境的辐射放热量增加约105 W/m:玻璃外管壁温度为50℃时,风速为6 m/s比0.5 m/s时的对流换热量增加约116W/m,玻璃外管壁温为80℃时,该值增加约为340 W/m;集热器的瞬时热效率随传热工质温度的升高而下降,随太阳直接辐照增加而升高;利用该文建立的数学模型计算的瞬时效率与美国可再生能源实验室的试验数据最大偏差约为3%。

小型槽式太阳能集热器优化设计与试验研究

按照高性能低成本的原则设计并制作了集热面积为12 m^2的商用小型槽式集热器。其主要创新优化之处包括：1通过免背板设计减少了槽式反射镜面结构的重量和用材,提高了镜面曲率精度;2通过推杆联动机构减少了驱动装置;3反射镜面板分离式结构起到了自清洁功能,减轻了清扫的工作强度;4将闭环反馈技术应用到太阳能跟踪控制系统,可实现四季全天候跟踪。现场试验结果表明：在太阳辐射强度为540～660 W/m^2时,该集热器可将循环水加热至170℃以上,系统整体集热效率最高可达0.52,但随水温的升高逐渐降低。

槽式抛物面太阳能聚焦集热器的理论研究

建立了槽式抛物面太阳能聚焦集热器(PTC)的一维、非稳态传热模型,给出了沿轴线的光强分布公式,对PTC的热性能进行了数值模拟,并与实验结果进行了比较,模拟结果与实验结果的误差在4.61%以内,两者吻合较好,验证了模型的合理性。对采用不同形式集热器的太阳能双效吸收式制冷系统的性能进行了分析对比,结果显示,采用PTC的太阳能吸收式制冷系统具有最佳的系统性能。

槽式太阳能集热器热效率的数值模拟研究

以槽式太阳能集热器为研究对象,其中吸收器选用腔体式,通过数值模拟和正交分析的方法,对影响槽式太阳能集热器热效率的主要因素进行分析研究。研究结果表明:6种因素对热效率的影响从大到小依次为:光线沿轴向入射角度、抛物面反射率、光线沿径向入射角度、直接太阳辐照度、吸收器吸收率、抛物面与吸收器距离。

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。

DSG太阳能槽式集热器聚光特性模拟

在槽式集热器光学理论的基础上,以DSG太阳能槽式真空集热器为研究对象,建立DSG集热器模型,并运用蒙特卡罗光线追踪法进行辐射计算及分析.通过研究集热器几何聚光比和边界角对集热器吸热管表面圆周方向热流密度分布的影响,获取了集热器的聚光特性.结果表明:计算结果与文献数据吻合良好;随着几何聚光比的增大,吸热管表面圆周方向的热流密度分布趋势不变,数值相应增大;随着集热器边界角的减小,热流密度的最大值增大,热流密度的分布曲线向圆周角-90°方向偏移相应的角度.

新型槽式太阳能真空吸热管设计方法及其光学性能研究

针对传统槽式太阳能集热系统工质运行温度受限,以及真空吸热管表面能流密度分布不均而引起的热应力过大等问题,文章在不改变聚光器结构的条件下,提出了一种新型的槽式太阳能真空吸热管的设计方法,通过减小金属内管直径、下移金属内管位置以及在金属内管上方加装双曲线型二次聚光器来提高太阳能聚光比,改善了金属吸热管表面能流密度分布。利用仿真计算方法研究了新型槽式太阳能真空吸热管的光学性能,结果表明:和传统槽式太阳能真空吸热管相比,该新型结构在仅损失1.88%光学效率的情况下将聚光比从62 kW/m^(2)提升至71 kW/m^(2);能流密度分布均匀度改善了55.05%,提升了聚光-吸热系统的整体性能。

槽式太阳能聚光集热器传热性能研究

建立了槽式太阳能聚光集热器单侧吸收高热流密度的传热数学模型.该传热数学模型将金属吸热管壁面所能接受到的非均匀热流简化为矩形分布,考虑了金属吸热管管壁的周向导热,选取Dudley的试验数据验证了传热数学模型的可靠性并分析了影响集热器传热特性的主要因素.通过Fluent软件研究了槽式太阳能聚光集热器金属吸热管的周向温度分布规律.结果表明:该传热数学模型具有一定可靠性;流体温度、太阳辐射强度和流体体积流量是影响集热器管内换热特性和管壁周向温度分布的主要因素.