非成像聚光太阳能集热器供暖应用研究

基于非成像聚光集热器的太阳能供暖系统相比于传统的供暖系统具有突出的优势,非成像聚光集热器集三种常见集热器(平板型、真空管、聚光集热器)优点于一身。文中详细介绍了非成像聚光太阳能集热器的运行原理及特点,并对其性能进行了测试分析,该集热器的时间常数为450 s,最大瞬时效率为59. 31%。同时结合典型的工程应用案例对非成像聚光太阳能集热器+电辅热及非成像聚光太阳能集热器+空气源热泵供热系统分别进行了分析和总结。

非成像聚光集热器太阳能制冷实验测试分析

太阳能制冷技术季节匹配性良好,充分利用太阳能制冷可有效的降低化石能源的消耗及环境的污染。本文对太阳能吸收式制冷原理进行了介绍,并采用非成像聚光集热器作为太阳能热源,选用单效溴化锂制冷机组进行了太阳能吸附式制冷实验系统搭建。综合系统运行数据,对系统集热效率、制冷效率和系统COP进行了测试分析,提出了系统COP优化的方向。

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%。

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.

槽式抛物面太阳能聚光集热器供热厌氧反应器研究

应用能量密度较高的槽式抛物面太阳能聚光集热器(PTC)为厌氧反应器提供热源,确定装置中重要单元的尺寸,并进行了反应器内部能量平衡的计算,得出8 m^3的地下厌氧反应器内最大2处负荷分别为进料热损失与发酵物料散失热量,分别为16 077.31 k J/d和23 180.01 k J/d。通过计算得出相应的聚光集热器的关键参数,确定光孔宽度b为2.4 m,焦距f为0.6 m,集热板面积为4.16 m^2,集热管直径为0.016 8 m。应用流体力学模拟软件Fluent对反应器内整体的传热效果进行模拟,仿真结果表明反应器内料液温度可维持在35℃左右。采用与设计参数相近的PTC系统和厌氧反应器进行试验验证,厌氧反应器内料液温度保持在33.6~35.8℃,与Fluent仿真结果基本吻合。

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 。

槽式太阳能热发电聚光集热器性能计算

在已有模型的基础上,重新选择实验关联式,建立了计算模型。求解后,将计算结果与实验结果比较,证明该模型优于原有模型。使用该模型计算了不同辐射强度、工质入口温度、流量下的效率与出口温度,通过对这些数据的分析和整理,采用非线性Nelder Mead算法进行拟合,得出了以辐射强度、工质入口温度、流量为变量的LS-2型集热器效率和工质出口温度的多变量关系式。该关系式对设定实验参数及进一步提高聚光集热器性能具有指导意义。

煤炭与太阳能互补发电系统四季典型日变辐照聚光集热性能研究

光煤互补发电系统能将300℃以下的中低温太阳热能与传统燃煤电站相结合,用以替代回热抽汽加热给水,从而增加汽轮机出功。对传统的单轴跟踪槽式太阳能集热器用于光煤互补电站的热力性能进行了分析,并对其损失分布进行了研究。针对损失分布特性,提出了一种倾斜跟踪轴的槽式太阳能聚光集热器,并对该聚光集热器用于光煤互补电站后四季典型日的余弦损失、集热效率、太阳能瞬时功率、年均性能等进行了分析。结果表明,当跟踪轴倾斜角为15°时,年均余弦损失将从17.0%下降到9.8%,从而使年均集热效率从52.3%提升到59.5%,年均太阳能净发电效率从19.1%提升到21.7%,太阳能年发电量从17.2GW?h增加到19.6GW?h。

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。

非跟踪低倍聚光热管式真空管集热器的实验研究

太阳能是一种取之不尽用之不竭的清洁能源,但存在分散性强、能量密度低、不稳定等特点,因此为了得到高能量密度和稳定的能量供应,需要解决聚光和储能两大问题。针对这两个问题,本文采用非跟踪低倍聚光的集热器和保温效果良好的储热油箱,提出了一种非跟踪低倍聚光热管式真空管集热器;基于几何光学原理,模拟了热管式真空管和半圆聚光器的不同放置方式和位置的聚光效率,制作了半圆形聚光热管式真空管集热器系统,选择了合适的储热油箱并进行了保温效果的理论计算;最后对该系统进行了集热性能测试实验。实验结果表明,在半圆形聚光器的聚光下,系统的瞬时效率截距为0.66,热损系数为2.53 W/(m2·℃)。该系统完全能够满足人们的日常生活用热的需求,具有良好的应用前景。

线聚光菲涅耳集热器的端部损失与补偿

线聚光菲涅耳集热器的端部损失对其光学性能的影响非常重要。基于南北向菲涅耳反射镜场,该文从分析入射太阳光线与反射镜单元跟踪轴线之间的夹角出发,导出了反射光线到达接收器时在南北向偏离的距离(即端部损失)的计算公式。以北纬25°01′为例计算分析了在月平均日、春分秋分日和夏至冬至日的端部损失随反射镜单元焦距、反射镜距接收器的水平距离的变化情况,并通过光线跟踪模拟实验对春分秋分日的计算结果进行验证,两者十分吻合。同时,对端部损失的补偿方法进行了探讨。该研究方法和结果对如何减少线聚光菲涅耳集热器的端部损失具有实际指导作用。

高效非成像聚光光学系统设计与性能分析

针对菲涅尔透镜存在实际光学效率偏低的问题,本文设计了一种由非球面透镜和棒锥镜组成的高效非成像聚光光学系统。在光学设计软件Zemax的序列模式下对非球面透镜进行了优化设计,通过最大程度地减小球差,像面光斑的几何半径从42 mm降到了1.7 mm。基于此,在Zemax的非序列模式下,完成了非球面透镜和棒锥镜的建模和优化,通过蒙特卡罗光线追迹分析实现了光学效率为87%、接收角为0.9°的非成像聚光光学系统。最后,基于非球面透镜阵列和棒锥镜样品,实现了高倍聚光型光伏模组的封装与测试。测试结果表明,该模组的光电转换效率达30.03%,与菲涅尔透镜构成的高倍聚光型光伏模组相比有显著提升。

平板型太阳能聚光器的无漏光设计

针对平板型太阳能聚光器中出现的漏光问题,提出了无漏光聚光器的设计方法.该方法结合简单的数学计算与折射定律、反射定律推导出光线在光波导板中无漏光传播的最大距离理论公式,建立了无漏光聚光比与空气隙结构张角角度、主聚光器高度和宽度之间的数学模型,利用控制变量法分析了无漏光聚光比与各参数之间的关系.运用光线追迹软件对所设计的平板型无漏光太阳能聚光器进行光线追迹模拟,结果表明:在模拟光源选择存在0.27°的发散半角的太阳光源条件下,考虑光线在透射面处的菲涅耳损失和光学材料的吸收,在无漏光范围内实际最大聚光比达到698×、857×和1 032×时的聚光效率分别为88.2%、85.3%和80.2%;超过无漏光范围后随着聚光比进一步增大聚光效率下降较平缓.

基于单片机的小型槽式太阳能集热器跟踪系统的设计

阐述了太阳能小型槽式集热器自动跟踪系统软硬件的设计过程,解决了小型槽式集热器自动跟踪的问题。采用单片机进行数据采集和过程控制,采用触摸屏进行人机对话,在大幅度降低成本的同时,保证了跟踪系统的精度,对于小型槽式集热器在太阳能中温领域的推广起到了极大的推动作用。

太阳能集热器的研究进展

太阳能集热器是太阳能应用设备中的核心部件,本文针对聚光和非聚光型两大类太阳能集热器的原理和技术特点做了着重的介绍,并对相关的各类集热器的优缺点进行了比较,同时介绍了当今太阳能集热器的最新发展和应用。为将来集热器研究及应用提供研究基础。

基于抛物线方程和梯度折射率计算方法的太阳能聚光器设计

针对传统导光板型太阳能聚光器中存在的漏光问题,提出了基于抛物线方程和梯度折射率计算方法的太阳能聚光器设计,与匀质材料的聚光系统做了对比分析,获得了较高的光学效率,并对其耦合后的入射角度与聚光模块的抛物线系数及其高度之间的关系进行了研究。为实现接近理想情况下的光线自聚焦现象,研究了光波导板内部折射率的分布情况。在考虑菲涅尔反射损耗和各处材料的吸收损耗等情况下,利用LightTools光学仿真软件对所设计的聚光系统进行光线追迹,结果表明:在光波导板长度为55 mm时,光学聚光比达到22,光学效率为80%,该聚光器系统性能最佳,为小型聚光光伏系统在日常生活中的应用发挥了一定的指导作用。

低熔点熔盐在槽式太阳能集热中的初步实验研究

为了掌握熔盐在槽式太阳能热发电中的运行规律,将一种熔点86℃、上限工作温度550℃的低熔点熔盐Hts用于所搭建槽式太阳能聚光集热试验台的传热工质,测得稳定、可靠的熔盐流量,得到集热管在不同熔盐温度下的热损失,初步掌握熔盐在槽式太阳能集热系统中的运行规律。通过实验运行解决熔盐在槽式太阳能热发电系统中易于凝固堵塞管路和设备、非聚光状态下能耗过高的问题,进一步提高系统的可靠性。

基于槽式聚光集热的腔体吸收器热损失特性研究

针对太阳能槽式聚光集热系统设计一种三角形腔体吸收器,对其热损失特性建立基于能量衡算和热网络方法的理论分析模型,并进行实验验证。考察腔体吸收器光口倾角、环境风速、保温层厚度、工质流速、工质与环境温差等对各分项热损失和总热损失的影响规律,通过敏感性分析近似拟合出4个二元影响因素对总热损的影响关联式。总热损随工质与环境温差、环境风速呈幂函数正增加趋势,影响较大;与保温层厚度呈对数反增加趋势;与过渡流范围的工质流速呈多项式变化,影响较小;随光口倾角的变化也不大。理论计算值与实测值吻合度高,理论分析模型较准确。结果表明腔体吸收器在无风环境下热损失大小与真空管集热器相当。

太阳能饲草干燥真空集热管热损失性能试验

真空集热管是槽式太阳能光热系统聚光集热器的关键部件,其热损失的大小直接影响系统的光-热效率。利用稳态平衡的方法测出了抛物槽式太阳能金属管内径、金属管外径以及玻璃管外径对热损的影响,为金属管性能试验提供了重要参数。试验结果表明,金属管内径越大,热损失越小,并且热损失减小的速率越快;金属管外径越大,热损失越大,但是热损失增大的速率减慢;玻璃管外径改变,热损失基本保持不变。根据试验结果,选取一组较优参数:金属管内径为62 mm,金属管外径为72 mm,玻璃管外径为120 mm时,此时热损失为12.95 W/m。试验参数可为真空集热管的设计使用提供理论依据。