一种非跟踪内聚光太阳能PV-T管聚光器的设计与仿真

针对非跟踪内聚光光电-光热复合管的结构及接收器的设计需求,对管内具有特殊形状的半圆柱接收器的复合抛物面聚光器(CPC)进行了光学设计,并利用Matlab软件对聚光器曲线和形状进行了优化与数据仿真,得到了光热复合管能够得到最大入射光的聚光器的曲线方程、安装位置以及供数控机床加工所需的参数,给出了不同入射角的光线和光强分布图,提高了太阳能的利用率.仿真结果表明,接收器满足在最大入射光下表面光照均匀的设计要求.

复合抛物面-渐开线聚光的闷晒式太阳能热水器

针对全玻璃真空管与平板太阳能热水器存在系统复杂、成本高、不易维护等缺点,以及传统闷晒式热水器存在集热效率低和热损失严重等问题,提出了一种集热效率高、热损失小、成本低的基于复合抛物面-渐开线聚光的闷晒式太阳能热水器。对复合抛物面、渐开线以及复合抛物面和渐开线二者结合的聚光器进行了优化设计,制作了与该聚光系统配套的带有选择性吸收涂层的集热器水箱。最后,搭建了闷晒式热水器系统并进行了集热性能测试。结果表明,当太阳辐照强度的平均值为800 W/m^2、周围环境的平均温度约为21℃时,闷晒式热水器可以将40L水从21℃加热至62.20℃,系统的瞬时效率截距为0.63,热损系数为10.40 W/(m^2·℃)。而传统黑色聚乙烯塑料袋闷晒式热水器的瞬时效率截距为0.31,热损系数为13.32 W/(m^2·℃),与其相比,本系统在集热效率和保温性能上有着明显的优势,完全能够满足人们的日常生活用热水,具有良好的市场前景。

复合抛物面聚光式太阳能空气集蓄热一体化系统性能研究

以平板微热管阵列为核心传热元件结合复合抛物面聚光式集热器和相变蓄热器,提出了一种以空气为传热介质的复合抛物面聚光式太阳能集蓄热一体化系统.该系统采用复合抛物面聚光式真空管集热器为集热部件,58#石蜡为相变储热材料,搭接平板微热管阵列为核心热传输元件,在室外测试了2种不同模式(先蓄后取模式和边蓄边取模式)下系统在不同空气流量下的蓄放热性能.同时根据太阳入射光线方位角的变化,结合聚光器入射半角θ,确定了聚光器吸收太阳总辐射时间范围,建立了复合抛物面聚光式太阳能集热器对太阳能辐射能的吸收计算模型.实验结果表明:先蓄后取模式下,集热器吸收太阳辐照量在15 MJ左右,一体化装置的平均蓄热效率在36%左右,取热空气体积流量的变化对该装置日总效率影响不大,维持在34%左右;边蓄边取模式下,随着空气体积流量增加,空气有效利用量增加,装置日总效率增大,空气流量110 m^(3)/h时,空气有效利用量为7.07 MJ,日总效率为45.6%.

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。

复合抛物面聚光器(CPC)光学分析研究

阐述了复合抛物面聚光器(CPC)的设计原理和光学原理,简单介绍了复合抛物面聚光器(CPC)与不同接收器的结合形式。主要介绍了平板型CPC和圆管型CPC的设计方法和相关量的计算公式的推导结果最后主要说明了截取比在CPC系统中对系统效率和系统的经济性的影响,认为合适的截取比可增加CPC的利用率并且可大大的节省材料,对CPC的推广应用很有利。

复合抛物面型集热器吸收体温度分布的试验研究

针对具有平面吸收体的复合抛物面型集热器(CPC)建立了试验装置,对此CPC太阳集热器吸收体平面上的光、热性能进行了试验研究。结果表明,所设计的CPC集热器具有良好的聚光能力。分析了吸收体平面上的温度数值分布及影响因素并在三维空间内用射线跟踪法进行了模拟,从而为CPC集热器吸收体温度的进一步研究提供参考。

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。

新型圆形吸收体太阳能复合抛物聚光器面形构建及光学分析

针对圆形吸收体提出了一种几何聚光比和可接收角同步提高的新型太阳能复合抛物聚光器(CPC),构建了新型CPC面形结构模型及数学解析解。对新型CPC的聚光性能进行了分析,并与常规CPC的光学性能进行了比较,结果表明:对于切线角相同的圆形吸收体新型CPC,随着圆形吸收体的直径增大时,面形起点的纵坐标值减小;当圆形吸收体直径和切线角分别为47 mm和5.56°时,面形起点的纵坐标为-29 mm;随着光口宽度角增大,新型CPC聚光器的几何聚光比减小,可接收角和平均光学效率随着光口宽度角的增大而增大;当光口宽度角为60°时,几何聚光比为1.16,可接收角为74.39°,平均光学效率为86.77%;新型CPC聚光器吸收体表面的能流分布较传统CPC更均匀。

圆形吸收体复合抛物聚光器面形模型研究及仿真验证

固定光口聚光太阳能系统具有宽带集热温度、无需跟踪装置、无机械运动、易于集成构建、运行状态稳定等优点,因此针对圆形吸收体太阳能复合抛物聚光器(CPC)关键部件面形结构进行了研究。理论构建了圆形吸收体CPC面形结构模型,并获得其解析解。运用光学设计软件TracePro验证所构建理论模型的光学特性。利用圆形吸收体CPC面形光学特性,构建了CPC耦合太阳能集热系统,并建立其光学特性计算方法。针对所构建系统的光学特性进行了数值计算,结果表明所构建系统的采光量较真空管太阳能集热系统有所提高,平均提高比例为34.57%。