一种非跟踪型太阳能复合聚光器的设计与实验研究

设计一种非跟踪型光电光热复合管以同时得到电能和热能,利用Matlab对聚光器曲线的形状进行优化并对结果进行数值仿真,对不同吸收体形状之间进行数据比较,得到最佳吸收体形状。给出不同入射角的光路图和下表面聚光比分布图,证明下表面得光也较均匀,可避免因高温热应力对太阳电池产生的损坏。最后实验测试下表面平均聚光比,与仿真的结果较为吻合。最后得出下表面三角形腰长为14.5 mm时最为合适并给出设计图。

非跟踪非对称复合平面型太阳能聚光器设计与光学性能模拟

提出一种新型的非跟踪非对称复合平面型反射聚光器,给出设计方法,利用基于蒙特卡罗光线追迹法的光学仿真软件,分析光学效率及吸收器上的能流分布。结果表明,增大平面镜数量n和设计角θ0均可增大聚光器的几何聚光比CR。CR相同的聚光器在入射角大于θ0时具有相同的光学效率,聚光均匀性较好,且减小n值有利于获得更均匀的光强分布。

入射偏角对非跟踪复合抛物面聚光器性能影响

为了降低复合抛物面聚光器对跟踪精度的要求,提高其在集热过程中的光热转化能力,探究入射偏角对新型复合抛物面聚光器非跟踪工况时光热性能的影响机制。理论分析该聚光器在集热过程中的能量转化关系,并利用光学仿真软件TracePro研究入射偏角对聚光器光学性能的影响规律;在此基础上搭建非跟踪复合抛物面聚光器性能测试试验台,在实际天气条件下测试分析聚光器光热性能随径向入射偏角的变化规律。结果表明:当光线正入射时,聚光器的光线接收率与聚光效率分别为100%和83.42%;当径向入射偏角α为16°时,该聚光器的光线接收率与聚光效率分别为53.00%和44.82%;当轴向入射偏角β为30°时,光线接收率与聚光效率分别为88.74%和74.42%;在空气流速为3.7 m/s时,聚光器的最高出口温度与瞬时集热量分别为31.3℃和782.8 W,分别比聚光器接收上偏10°和下偏10°入射辐射时提高了3.7、6.1℃和131.0、217.9 W;该聚光器接收正入射辐射时的平均光热转化效率为77.45%,比接收上偏10°和下偏10°入射辐射的平均光热转化效率高42.14%和52.97%。

非跟踪聚焦型太阳能冷管及其性能研究

该文在提出了真空集热的太阳能冷管的基础上,引入非跟踪聚焦的复合抛物面聚光器(CPC),以增强冷管吸附床对太阳辐射的吸收,提高单管制冷量与制冷系数。从理论上分析并设计了与太阳能冷管相配的CPC反光板,并对其半接受角、平均反射因子、光学效率和聚焦比等参数之间的关系进行了分析。理论与实验结果表明,CPC反光板与该太阳能冷管结合,可以提高吸附床温度,增加脱附量。与轧花铝的平板型相比,非跟踪聚焦型太阳能冷管的制冷量提高了60～67%,COP提高了16～21%。

内聚光型太阳能光电-光热复合管的光学设计

根据非跟踪内聚光型太阳能光电-光热复合管的结构形式及其受光体的特殊需求,采用Winston的CPC设计原理,对圆管内具有特殊形状的半圆柱接收器的复合抛物面聚光器进行光学设计,得到了较为理想的聚光器设计曲线,并对结果进行数值仿真,给出各入射角的光线分布图和光强分布图。

光线跟踪法在某太阳能集热元件光线分析中的应用

基于复合抛物面型集热器(CPC)的光学特性,介绍了一种新型的选择性太阳光隧道,采用光线跟踪法分析并计算其冬夏两种工况下的光学特性。结果表明,选择性太阳光隧道利用冬夏两季太阳高度角的差异可实现不同的吸热效果,为设计改进太阳能集热器提供了理论依据。

带跟踪系统的太阳能加热装置促进沼气生产的研究(英文)

该研究旨在探索如何利用太阳能增温系统促进沼气生产,研究对象为一个容积为100m3的沼气发酵装置,该沼气装置位于陕西省淳化县润镇中学,用于处理该校公厕粪污。陕西省淳化县润镇1月的平均气温为-1.6℃,最低气温达-15℃,平均太阳辐射为4.5kwh/m2,没有加热系统的沼气池在冬季基本停止产气,为解决这一问题,在润镇中学配套建设了由120m2的日光温室和总面积为20m2的热管太阳能集热器组成的太阳能增温系统,并配合使用电加热系统。在冬季,此太阳能系统每天可促进沼气发酵装置多生产12m3沼气,产出的沼气可输送到学校厨房,具有较好的经济效益。此外,设计了带有自动跟踪系统的抛物面太阳能聚光器(PTC)和日光温室组合系统为沼气发酵装置增温,以期得到更好的增温效果和更高的沼气产量。

空间太阳能CPC的聚光特性与改进方案

对平面吸收体型CPC结构,推导了截取比的合理取值范围,结合卫星的轨道特性,采用蒙特卡洛法模拟分析了平面吸收体型CPC内的光传播特性。针对空间CPC对日跟踪技术的难点,提出了间歇跟踪的控制方法,导出了跟踪方向的间歇调整计算公式。以太阳同步圆轨道卫星的CPC应用为例,进行了聚光特性的数值模拟,探讨了平面吸收体型CPC的光线损失机理,提出了性能理想的封闭式改进方案。

具有折射棱镜盖的圆桶式CPC聚光器研制与性能测试

在圆桶式复合抛物面聚光器(CPC)聚光器研究的基础上,增加一个透明的折射棱镜上盖,并进行一系列的整体优化设计,研制出一种新的非跟踪CPC聚光器,并通过对焦点温度和砷化镓电池光伏转换电流值的实际测试方式,测其水平放置并在超出最大入射半角后的聚光度分别达到3.0和5.3倍,可实现较好的非跟踪聚光效果。但该聚光器材料选型或加工工艺会限制其聚光性能。若这些问题得以解决,具有较高聚光度的非跟踪复合抛物面聚光器将会得到开发应用。

其它

TH74 2000021463复合抛物面型集光器的设计=Design of a compoundparabolic concentrator[刊,中]/虞秀琴,朱亚军,李劬(上海交通大学应用物理系.上海(200030))//上海交通大学学报.-1998,32(3).-82-86在非成像光学原理的基础上,分析了复合抛物面型集光器的设计原理,采用数值计算,研究了该集光器的集光性能以及它与多模光纤的耦合。为提高耦合效率,提出了截底法和截顶法。复合抛物面型集光器已用在太阳能装置中。

专利信息

太阳能热利用 本发明为一种带有复合抛物面聚光器的直膨式太阳能热泵。本发明的直膨式太阳能热泵是在现有太阳能热泵的基础上改进而成。它包括平板型太阳能集热器、节流阀、压缩机、储热水箱、冷凝器，还包括设置在平板型太阳能集热器上的复合抛物面反光器。