槽式太阳能倒梯形腔体接收器热性能实验研究及㶲分析

针对适用于槽式太阳能系统的倒梯形腔体接收器,通过实验测试了不同因素对系统热性能的影响,并基于热损失率、㶲效率及㶲系数等多指标进行综合评价。研究结果表明:在研究范围内,流量、传热工质温度、环境风速对热性能的影响较大。热损失率和㶲效率均随流量的增大而减小。工质入口温度达到363K时,热损失率达到最大值为57.11%;工质入口温度达到355.7K时,㶲效率达到最大值为8.43%;风速由0.8m/s增大至2.6m/s,热损失率增加了70.1%,㶲效率减小了16.5%。㶲系数受工质入口温度、流量的变化影响较为显著。

倒梯形腔体接收器的结构设计及光学性能

针对槽式聚光系统,设计了一种倒梯形管簇式腔体接收器,采用理论研究、TracePro软件模拟以及实验的方法对腔体结构设计中某些几何参数对接收器的光学性能的影响进行分析及优化,并对其安装位置偏移对光学性能的影响展开研究。结果表明:倒梯形上壁面为弧面反射面可使光学效率提高近4%;随着开口角度增大光学效率逐渐增大,随着圆弧半径增大光学效率先增大后缓慢降低,开口角度65°与反射圆弧半径90 mm的组合结构具有较高的光学效率、较均匀的集热管壁能流以及较好的光热转化效率;腔体接收器安装在焦距垂直向下5 mm范围内可获得优于焦距处的光学效率;运用归一化温差和测试瞬时集热效率的方法得到槽式聚光集热系统的光学效率为73%,与模拟的理想值较吻合。

可实现均匀能流分布的太阳能碟式/三角形腔体接收系统的光学特性研究

提出一种三角形腔体接收器应用到抛物碟式聚光系统,实现腔体接收器底部吸热器表面的能流均匀化。基于OptisWorks光学软件研究三角形腔体接收器的截面尺寸、腔体高度、腔体侧壁面的反射特征(镜面反射或漫反射)和反射率等对其光学性能的影响。光学性能指标包括腔体接收器的光学效率、吸热器表面的能流非均匀因子及其接收的总太阳辐射能。分析聚光器的扇形缺角、正方形聚光器和跟踪误差,以及三角形截面和腔体底部的裁剪对接收器光学性能的影响。结果表明,腔体接收器的壁面反射特征和反射率对其光学性能影响显著,提高腔体侧壁面的反射率和选择镜面反射材料能使吸热器获得更多的太阳辐射能。在腔体截面尺寸和壁面反射特征一定时,总存在一个较佳的腔体高度使吸热器表面的能流非均匀因子减小到0.1以下。此外,将三角形腔体裁剪成六边形或正六边形截面时也能获得均匀的能流分布。该文研究为吸热器表面能流均匀化提供了一种新的解决方案,可应用于碟式聚光集热和碟式聚光光伏领域。

基于量纲分析的双轴槽式太阳能系统集热性能研究

针对影响双轴跟踪槽式太阳能系统集热效率的多种因素,文章采用量纲分析法建立了集热效率预测模型,构建了包括Re数在内的5个无量纲量。实验测试了不同工况下系统的集热性能,通过多元线性回归对集热效率预测模型进行了求解。研究结果表明:在文章研究范围内,Re对集热效率的影响较大,太阳辐照量、集热管几何参数以及传热工质物性等对集热效率影响相对较小;在集热效率预测模型复测样本范围内,集热效率计算值和实测值之间的最大相对误差不超过15%。文章建立的双轴跟踪槽式太阳能系统集热效率预测模型精度较高,可为槽式太阳能系统的工程设计和优化运行提供理论依据。

内置螺旋管直径对接收器光热转换特性的影响

构建了蒙特卡洛光线追踪(MCRT)和CFD耦合模型,分析了内置螺旋盘管直径对圆柱形接收器光热转换特性的影响。结果表明:不同管径下盘管外壁面太阳辐射热流密度均呈现双峰分布;随着管径的增加,盘管外壁面吸收太阳辐射能量和光学效率均减小;管径从8 mm增加到18 mm时(DNI=650 W·m^(-2)),光学效率、腔体热效率、光热转换效率分别降低了0.38%、0.3%、1.62%;减小管径有利于提高接收器整体性能。