CPC集热器冷却通道结构优化及换热流动数值模拟

利用复合抛物面聚光集热器实现光伏与光热一体化应用,是太阳能综合利用的一种有效方式。针对光伏构件表面降温的核心问题,分别从进口截面优化和冷却流道布局2个角度进行了理论仿真,提出了矩形、半圆形和梯形内管3种不同形状的进口截面方案。结合控制方程,利用Fluent软件模拟了各流道内部温度场、速度场等传热流动分布规律。研究表明,当质量流量较小时,矩形截面综合性能较好;当质量流量较大时,半圆形截面综合性能较优。在此基础上,提出传统直管和新型弯管2种不同构件的冷却通道方式,并对比探究了不同进口截面通道的换热流动特性及系统热、电?效率。结果表明,在相同边界条件下,新型弯管的综合换热性能优于传统直管。

新型CPC热管式真空管集热器设计与性能分析

基于复合抛物面集热器(CPC)型集热器的发展现状,设计出新型CPC热管式真空管集热器。介绍了该集热器的聚光面和接收器的结构设计及计算过程,在对新型CPC热管式真空管集热器进行集热分析后,得出其瞬时效率方程。与传统肋片型CPC热管式真空管集热器相比,新型CPC热管式真空管集热器效率高,加工工艺简单,成本较低。

非对称CPC-PV系统性能数值模拟计算

在CPC的基础上 ,对非对称CPC -PV的性能进行数值模拟计算 ,得到一种既能增大聚光比 。

跟踪式CPC热管真空管集热器聚光及集热特性

将曲柄连杆单轴跟踪技术与CPC（复合抛物面聚光器）热管真空管太阳集热器集成，研制一套聚光比为2．3的跟踪式CPC集热器。基于TracePro光学软件模拟其跟踪模式下的聚光行为，并对不同跟踪模式下的集热特性进行实验研究。模拟得到横向投影角θ。是影响CPC集热器光学性能的主要因素，0．为-23．5°-23．5°时，入射角修正因子（IAM）达到0．95～1．14；跟踪可有效缩小θ，将光学效率提高30％以上；采用三点式间歇跟踪即可获得高于60％的光学效率。实测集热效率分布和光学效率模拟值趋势一致，系统跟踪时高效集热时间为固定式的2．7倍，平均集热效率达到固定式的2．1倍。集热效率归一化线性良好，效率截距为52％，和光学效率模拟值偏差小于12％，佐证了模拟分析结果。

两种CPC热管真空管集热器的性能比较

基于CPC型太阳能集热器的发展现状,介绍了肋片型、导热油型两种CPC热管真空管集热器的结构,并对集热器进行了传热分析,得出集热器的瞬时效率方程。结果表明,导热油型CPC热管真空管集热器的效率明显高于肋片型CPC热管真空管集热器的效率,且加工工艺简单,成本相对较低。

基于TRNSYS的CPC集热器太阳能热水系统的模拟分析

通过TRNSYS软件搭建了复合抛物面聚光器(CPC)集热器太阳能热水系统模型,对广州地区某小型别墅的太阳能热水系统进行了设计,并观察系统在1年(8760 h)中的运行情况。选取了系统在4个典型日的运行情况进行分析,得到了CPC集热器在春分日和冬至日的最高出口温度分别为67.5℃和68.2℃,在夏至日和秋分日的最高出口温度分别为85.7℃和83.3℃。CPC集热器的集热效率随进口流量的增大而增大,随进口温度的下降而升高;经测试,CPC集热器的最佳安装倾角为22°。对CPC集热器和平板集热器的集热性能进行比较后发现,二者的集热功率基本均随太阳辐照度的增加而增加,在冬至日12:00~15:00这个时段,CPC集热器的集热功率是平板集热器的1.5倍。

基于新型CPC集热器的太阳能蒸汽压力锅系统的设计

介绍了基于新型CPC集热器的太阳能蒸汽压力锅系统的设计,重点介绍了新型CPC集热器和压力锅的结构设计。对整个系统进行传热分析后,根据具体实例和仿真条件,利用MATLAB软件对系统进行动态仿真,得出不同情况下压力容器中蒸汽出口温度变化图,为设计过程提供依据。

CPC聚光光导照明系统的应用研究

简述了国内外光导照明在建筑上的研究及应用现状,设计了一种CPC聚光光导照明系统,从上而下依次包括采光罩、CPC聚光器、导光管和漫射器,照明装置包括光伏组件以及与光伏组件线路连接的LED灯条,通风装置包括依次管道连接的进风口、管道风机和通风口,管道风机与光伏组件线路连接。白天使用CPC聚光器,实现室内照明,晚上LED灯条与光伏组件相连,实现室内照明,达到全天候照明的效果;通风系统可以实现室内防尘通风功能,不仅适用于地下停车场,而且适用于室内建筑的照明通风需求;结构紧凑,安装方便,大幅度提高了光导照明系统的防风性和稳定性,推动了建筑一体化的发展。

热管式真空集热管及其太阳集热器的研究与应用

详细介绍了我国现有热管式真空集热管及其太阳集热器的基本结构及研究状况,特别介绍了CPC型热管真空管太阳集热器。对热管真空管型太阳集热器在各种场合的应用做了分类介绍。最后指出热管真空管型太阳集热器及与建筑结合的太阳集热系统是未来太阳能热水利用发展的重要方向。

集约化多级回热式太阳能海水淡化装置

设计了一种由多个集热/回热单元组成的小型集约化多级回热式太阳能海水淡化装置,详细阐述了该装置的结构及组成.通过实验方法对该结构海水淡化装置的淡水制水量在不同天气情况和运行控制方式下进行比较研究,获得了进一步优化其制水性能系数、提高总效率的方法.结果表明:采用压力自由波动的方式控制蒸汽压力,装置的最高集热温度控制在130℃,2.31m2采光面积的淡化装置高峰时段制水量最高可达到1.982kg/(h·m^2),全天制水量可达到7.869kg/m^2,制水性能系数最高可达2.5左右,总效率最高可达1.35左右,系统集热效率可达0.4左右,性能较为优越.

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。

太阳集热器中温应用的热性能试验初探

以带CPC反光板的太阳集热器为对象,在承压运行的测试系统上对集热器进行瞬时效率测试,最高进口温度达到108.7℃,得到集热器的瞬时效率曲线和拟合方程,为太阳能中温集热器的研究提供必要的试验数据。

中高温太阳能空气集热器及其试验研究

针对目前太阳能空气集热器普遍温度不高的情况,设计了一种新型的中高温太阳能空气集热器,采用复合抛物面聚光集热器(CPC)作为聚热部件,采用真空集热管作为集热部件,空气加热部分则由真空集热管和U型管之间热传递配合完成,真空集热管和U型管之间采用新型导热材料——石墨与甘油混合物作为传热介质,该集热器的多级串联可获得200℃以上的高温空气;为了评估该集热器的性能,对该集热器关键部分的传热特性进行分析,并对多级情况下的集热器的中高温性能进行初步实验研究。

非稳态负荷下光热补偿型电加热系统储能容量优化配置研究

针对太阳能利用过程中周期性和波动性的自然缺陷以及配套储能容量变化对于系统电加热功率峰值要求和系统运行经济性的影响,以集成CPC型太阳能集热器的光热补偿型电加热系统为研究对象,模拟非稳态负荷供应情景,通过CPC型太阳能集热器样机试验,运用光学和热力学计算方法,得到了CPC型太阳能集热器的效率特性,分析了光热补偿型电加热系统储能容量配置对于系统运行功耗,电加热量,电加热功率峰值的影响,得出了储能配置容量在0.5 m^3时,总能耗为最小值91 635 kJ,对应电加热峰值为1 420 W的结论,为光热补偿型电加热系统优化设计及经济运行提供参考。

热管在平板式太阳能集热器中的应用研究

从集热器结构、传热效率、工艺、优缺点等方面详细介绍了3种常见的热管平板式太阳能集热器,它们包括蜂窝热管平板式、真空玻璃盖板热管平板式、CPC热管平板式太阳能集热器。与普通热管平板式集热器相比,3种改良方式均可降低集热器热损失,有效提高集热效率。通过对不同种类热管平板式太阳能集热器的热管种类、工作温度、结构参数等分析,发现随着温度升高,集热器集热效率下降,以及热管蒸发段长度普遍大于冷凝段长度等现象。

太阳能在工业热能中的应用

本文对迪拜联合利华工厂太阳能工业热水系统的应用进行了介绍,分析了系统的设计方案,并根据该系统的良好运行,提出了太阳能工业热利用推广应用的一些建议。

基于CPC型太阳能集热器在日光温室中的供暖应用及经济效益分析

以槽式集热器为雏形,设计开发出一种板式的CPC复合抛物面集热器。集热管采用新型直通金属-玻璃封接式真空太阳能集热管,并利用Tracepro光学软件,在太阳光入射角-28°~28°进行模拟,表明在此期间不会产生跑光现象,聚光效果明显;通过试验测出该CPC集热器试验最高效率可达65.4%,将该设计用于农业温室,进行冬季供暖补能,最后进行经济效益分析。结果表明:使用CPC集热器为温室供暖(内蒙古供暖180 d),夜晚在保证温室适宜温度下,与传统燃煤取暖相比,可节省运行费用300元,减少二氧化碳排放12.15 t。该研究可为日光温室在未来投入清洁能源供暖提供参考价值。

线性菲涅尔太阳能系统光学性能研究与优化

为研究与优化线性菲涅尔太阳能系统的光学性能,本文采用蒙特卡罗光线追迹法（MCRT）自编程建立了整个系统的三维光学模型。基于此,分析了不同反射镜型式、瞄准位置、形面误差以及地理位置等对系统光学性能的影响规律,优化了反射镜几何参数与瞄准位置。结果表明,不同镜面型式下系统性能均存在最优值,此时圆柱面与抛物面镜光学性能几乎一样。对于吸热管热流分布,可通过优化设计反射镜瞄准线来提高热流分布均匀性,一定的形面误差也会改善其均匀性。在地理上,该系统在北纬20°~50°的范围内年均光学效率在52%~37%之间,可在我国大部分地区应用。