Thermal Analysis and Experimental Validation of Parabolic Trough Collector for Solar Adsorption Refrigerator

This work presents an algorithm able to simulate the heating of a solar collector throughout the day. The discussed collector is part of a solar adsorption refrigerator, and is used to regenerate the activated carbon contained inside a cylindrical recipient (absorber), which is located in the focal line of a parabolic trough concentrator. The developed algorithm takes into account all the transfer mechanisms when analyzing the heat transfers taking place between the collector’s components and the environment, as well as the transfer mechanisms towards the absorber’s interior. The temperature evolution for the collector’s elements is obtained, and the model is validated by comparing the experimentally measured surface temperature of the absorber with the one determined by the algorithm. The experimental data were gathered from similar collectors in two different scenarios: Santo Domingo (Dominican Republic) and Buenos Aires (Argentina). The model is satisfactorily validated with experimental data.

抛物槽式真空管太阳能集热器强化相变蓄热的模拟研究

为了提高抛物槽式真空管太阳能集热器相变材料导热性能,设计了一种相变材料埋置金属泡沫与半圆管型强化换热结构相结合的真空管太阳能集热器,利用FLUENT软件对其蓄热过程中的传热进行了数值模拟,分析了热流密度分布非均匀的情况下在相变材料中集成翅片和金属泡沫对相变材料液态分数的影响.

槽式太阳能聚光集热器热力学分析及聚光集热系统动态特性仿真

槽式太阳能聚光集热器是槽式集热系统关键部件之一,因此对其热力学性能分析至关重要。利用分布参数法构建了集热器的一维稳态模型,分别研究了熔盐进口流量、日照辐射量、环形空间压力等因素对集热器的火积耗散率、熵产率、(火用)损失率以及热损失率的影响。结果发现火积耗散率和熵产率均随熔盐进口流量、发射率的增大而减小,随日照辐射量增大而增大。当日照辐射量增大67%时,火积耗散率和熵产率分别增大191.4%和177.7%;(火用)损失率随各个参数的变化趋势与熵产率基本相同;热损失率随熔盐进口流量、环境温度的增大而减小,随日照辐射量、环形空间压力、环境风速、发射率的增大而增大,并且发射率影响最大,当发射率增大28.6%时,热损失率增大18.9%。同时为探究集热系统的动态特性,构建了双罐集热系统和单罐集热系统的动态仿真模型并进行仿真计算,结果发现双罐系统的动态响应时间要明显长于单罐系统;熔盐罐的数量和位置仅会对初始阶段系统的动态响应造成影响,不会对稳定时系统各部件工质出口温度造成影响。从火积耗散率和熵产率2个角度对系统进行了分析,结果表明:换热器的火积耗散率与熵产率均随时间先增大后保持不变,集热器以及熔盐罐的火积耗散率与熵产率均随时间先减小后保持不变。

基于混合神经网络的槽式太阳能集热场出口温度预测研究

为解决槽式太阳能集热场实际现场工况难以满足现有热性能测试标准的难题,提出一种基于混合神经网络(ALSTM)模型预测槽式太阳能集热场出口温度的方法。首先对中国科学院电工研究所延庆、常州龙腾乌拉特中旗、中广核德令哈、中船乌拉特中旗4处槽式太阳能集热场动态热性能实验数据和气象数据进行预处理与相关性分析,形成训练样本数据和验证样本数据;其次对该网络模型进行训练与优化,最后进行验证,得出上述4处集热场实际出口温度与预测出口温度的最大相对误差分别为3.00%、0.31%、1.45%、1.95%。证明了该模型的预测精度较高,为槽式太阳能集热场实际现场热性能预测与评价提供了一种新的方法。

熔盐槽式聚光集热镜场的夜间防凝运行方案研究

基于某熔盐槽式聚光集热供汽-供暖项目,针对夜间熔盐排空方案和夜间熔盐低速循环方案这两种主要的镜场夜间防凝运行方案,分别从方案的技术特点、需要配置的设备、运维难易程度、运维成本,以及方案优缺点等方面进行了全面的分析计算和比选研究。研究结果表明:1)采用夜间熔盐排空方案时,熔盐槽式聚光集热镜场的热损失较小,但聚光集热系统整体有效工作时间减少,导致整体的集热量和产出的蒸汽量减少,同时该方案对运维水平的要求较高;2)采用夜间熔盐低速循环方案时,熔盐槽式聚光集热镜场的热损失较大,配置的设备初始投资较高,但整体的运维成本及运维难度均较低;3)针对熔盐槽式聚光集热镜场,建议采用“夜间熔盐低速循环+防凝电加热器补热”的防凝运行方案,能够以较低的综合成本获得较好的运行效果。

天气对槽式太阳能集热系统热性能的影响

槽式太阳能集热系统可以提供100~300℃的中温热源,为研究天气状况对其热性能的影响,以集热面积为15.3m^(2)的槽式太阳能集热系统为例,研究了河南省焦作地区4种典型天气(晴天、阴天、雾霾、多云)下,天气、法向太阳直接辐照度、集热器入口流体温度对该集热系统集热效率和㶲效率的影响。研究结果表明:1)在4种典型天气下,晴天时,槽式太阳能集热系统的集热效率和㶲效率最高,分别为53.0%和50.7%;雾霾天气时槽式太阳能集热系统的集热效率和㶲效率最低。2)法向太阳直接辐照度和集热器入口流体温度对集热效率和㶲效率的影响规律相同。3)在10:00前集热效率和㶲效率都呈增长趋势,集热器入口流体温度在32.9~71.4℃时,槽式太阳能集热系统的集热效率和㶲效率均维持在40%以上。

槽式集热器真空集热管传热特性研究

通过分析太阳能槽式集热器真空集热管的热性能,建立了槽式集热器真空集热管稳态传热模型,通过和典型实验数据对比,验证该模型的适用性和准确性。在此基础上,分析在无光照条件下,吸热管内壁温度、环境温度、风速和集热管残存气体种类等因素对集热管热损失的影响。结果表明:吸热管内壁温度的升高会增大玻璃管外壁温度和集热管热损失;环境温度和风速对玻璃管外壁温度有显著影响,但对热损失的影响甚微;吸热管与玻璃管之间以辐射传热为主,对流换热受环形区域残存气体种类和压力的影响。

微小型槽式太阳能集热器集热特性与应用研究

搭建了一种微小型槽式太阳能集热系统,并通过试验得出其运行的典型日结果,日照充足时,集热器的平均集热效率高达50.1%。将集热器规模化应用,与制冷机组一体化供能,微小型槽式太阳能集热系统布置于驾驶室顶棚,制冷机组布置于驾驶室后舱,集热面积为2 m2,制冷机组功率为0.2 kW,集热器可为制冷机组提供低温水。模拟得到制冷季能耗为93.7 kWh,比常规电空调节能15.9%;制热季能耗为133.6 kWh,比常规电空调节能10.0%,可满足某挖掘机驾驶室冷热需求。对耦合系统进行模糊评价,系统的评价因子为0.945,是最优的设计方案;系统的经济性得分为91.3分,属于较高等级,适合推广使用。

槽式太阳能集热器集热性能分析

本文运用蒙特卡罗光线追踪法(MCRT)模拟了抛物槽式系统聚光特性,并与计算流体与传热有限容积方法(FVM)结合,进一步研究了吸热管内耦合传热过程。聚光特性分析中考察了光不平行夹角、几何聚光比和边界角对太阳热流密度分布的影响;耦合传热模拟中考虑了液体油热物性随温度的变化以及吸收管外管壁辐射换热。模拟计算表明:模拟计算结果与文献数据对比符合较好,验证了计算方法与模拟程序的正确性。光不平行夹角主要对热流密度圆周方向分布产生影响,使其分布平缓,对热流密度轴向分布影响不大;随着几何聚光比的增大,太阳热流衰减区的角度跨度增大;随着边界角的增大,热流密度圆周分布曲线向圆周角90°方向平移,同时热流密度极大值降低。在太阳直射强度大致相同情况下,入口流速与入口温度对接收管表面对流换热与最大温差影响很大;同时变物性对流体对流换热影响也较大。

槽式太阳能真空集热管的热损失测量

真空集热管是槽式太阳能热发电系统聚光集热器的关键部件,其热损失的大小直接关系到系统的光-热效率。通过对由6根真空集热管组成的13 m管道的热损失分析,结果表明,在导热油温度105~313℃的范围内,辐射散热损失占总的热损失的70%~90%;准静态平衡法测得的热损失较稳态平衡法测得的热损失大,在高温时(290℃)测得的热损失是稳态平衡法的1.18倍;同SCHOTT公司的PTR70真空集热管相比,实验用真空集热管的热损失是其热损失的1.2倍左右。

抛物面槽式太阳能集热器热力性能研究

在已有集热器传热模型的基础上,进行简化,不失模型精度以及主要影响因素均能反应的前提下,简化了模型,便于工程的计算与分析。结果表明,集热器热效率随着流体温度的升高而变小,流体温度小于300℃时,无论集热器处于何种运行工况以及何种流量,其热效率都为60~70%;当真空区域空气压力小于13 332.2 Pa时,集热器效率变化较快,大于13 332.2 Pa时,效率几乎不变;集热器效率随着太阳辐射强度的增加而变大,450~950 W/m2是集热器运行的最佳辐射区间;当风速小于5 m/s时,大气温度越高,集热器热效率越高。

中温太阳能热管接收器的开发与传热分析

介绍了一种新型的用于槽式太阳能热发电的中温(250～400℃)热管接收器,其结构为热管蒸发段外套单层玻璃套管,玻璃套管与热管之间抽真空,热管蒸发段外壁上涂有选择性吸收涂层,作为吸收层。该新型热管接收器主要用于直接产蒸汽系统。文中分析了该新型热管接收器的特点,并分3段模拟计算了采用该接收器的抛物面槽式太阳能集热器的集热效率和接收器的散热损失。结果表明,新开发的热管接收器结构简单、维护方便、热效率较高,适用于槽式太阳能集热器。

中国太阳能中温集热技术进展及应用

在分析太阳能热利用行业发展数据的基础上,对目前应用较为广泛的跟踪型和非跟踪型中温太阳能集热技术的发展研究及标准编制现状进行分析,介绍中温太阳能技术在供热采暖、空调、烟草等行业应用,明确了太阳能中温利用的温区,给出不同形式中温集热器性能提升的建议及应用展望。

熔融盐在抛物面槽式聚热器及其系统的研究现状

熔融盐作为抛物面槽式系统的传热工质,有利于提高抛物面槽式系统效率和降低成本。目前熔融盐抛物面槽式系统处于实验验证阶段,还没有大规模的商业应用。针对熔融盐抛物面槽式系统可能存在的问题,从熔融盐PTC的结构、熔融盐性质、熔融盐抛物面槽式系统等方面进行了综合调研与分析,展望了熔融盐在抛物面槽式系统利用中的研究方向。

槽式太阳能直接产生蒸汽热发电系统火用分析

结合热力学第一定律与热力学第二定律,对槽式太阳能直接产生蒸汽热发电系统进行传热和火用分析。以INDITEP项目为例,对该系统进行热平衡计算与火用平衡计算,得到各部件与整个系统的热效率与火用效率,并得出集热器的火用效率低于其热效率,水/水蒸气的朗肯循环火用效率高于其热效率的结论。

小型槽式太阳能集热器优化设计与试验研究

按照高性能低成本的原则设计并制作了集热面积为12 m^2的商用小型槽式集热器。其主要创新优化之处包括：1通过免背板设计减少了槽式反射镜面结构的重量和用材,提高了镜面曲率精度;2通过推杆联动机构减少了驱动装置;3反射镜面板分离式结构起到了自清洁功能,减轻了清扫的工作强度;4将闭环反馈技术应用到太阳能跟踪控制系统,可实现四季全天候跟踪。现场试验结果表明：在太阳辐射强度为540～660 W/m^2时,该集热器可将循环水加热至170℃以上,系统整体集热效率最高可达0.52,但随水温的升高逐渐降低。

新型双集热管多曲面槽式空气集热器在乌鲁木齐日光温室的应用研究

【目的】提高日光温室主动蓄热能力,使温室内热环境得到保障。【方法】提出一种新型双集热管多曲面槽式空气集热器,将此集热器与日光温室后墙结合构成主-被动式墙体体系,将此墙体体系应用于新疆日光温室,研究该集热器在日光温室中应用的可行性及应用效果。【结果】在集热器长度为16 m、集热器单支玻璃管接收器内空气流速为2.5 m/s的条件下,集热器出口温度可达75℃,集热效率可达50%。该集热系统通过日光温室墙体主动蓄热方式,在冬季实测期间累计可为日光温室提供约为2 400 MJ的太阳能。【结论】该结果可为集热器的推广应用提供参考。

太阳能辅助燃煤机组碳捕集系统性能研究及技术经济分析

以某电厂600 MW燃煤机组为研究对象,提出利用烟气余热及太阳能热作为燃烧后碳捕集的热源,以机组抽汽作为脱硝系统热源。建立成本模型和热经济学模型;研究产品单位成本、产品单位热经济学成本的构成及分布规律;分析燃料价格和设备投资成本对各组件产品热经济学成本的影响;对集成系统进行了技术经济分析。研究结果表明:影响单位成本的主要因素为燃料成本、组件效率和比不可逆成本;影响热经济学成本的主要因素为比不可逆成本和投资成本;不计及投资成本时,集成系统产品单位热经济学成本比原系统有所降低;影响太阳能集热场及低压省煤器热经济学成本的主要因素为投资成本、比负熵成本和比不可逆成本。参考电站发电成本随CO2排放税收价格的升高而升高,集成系统CO2排放税收升高对发电成本影响不大,CO2售价可弥补部分发电成本的提高。

双轴跟踪槽式太阳能集热器性能试验

研制了1套聚光比为24的双轴跟踪槽式太阳能集热器装置。利用TracePro软件建立了该集热器的光学效率模型,考察了单轴和双轴跟踪以及方位角和高度角跟踪误差对光学效率的影响,并对集热器的集热性能进行了试验。模拟及试验结果表明:双轴跟踪下集热器光学效率达到0.813,年均光学效率比单轴东西和南北跟踪分别高14.3%和40.9%;高度角跟踪误差对光学效率影响较大,应将高度角跟踪误差控制在0.6以内;双轴跟踪可在降低单一跟踪轴精度条件下获得较高的光学效率;实测瞬时集热效率达到0.775,集热效率归一化线性良好,模拟推算集热效率与实测效率归一化曲线趋势一致,最大误差为10.3%。因此,该集热器可用于分布式中小型集热系统。

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.