槽式太阳能集热管热性能评估方法

真空集热管是槽式太阳能聚光集热系统的核心部件之一.集热管工作过程中通过辐射换热、对流换热和热传导的方式将热量传递给环境,这部分传递到环境中的热量称为集热管的热损失.真空集热管的热损失是聚光集热系统热损失或总能量损失的主要组成,在很大程度上决定着聚光集热器的光-热转换效率,因此对集热管热性能的正确评估对聚光集热系统的研究至关重要.本文对槽式太阳能集热管热性能的计算、评估分析方法等进行了分析.     

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真空集热管对称式聚光器本实用新型为一种真空集热管对称式聚光器。它包括真空集热管、集热管一侧的聚光板和固定集热管、聚光板的支架,各集热管对应聚光板中相应单元反光板的中心。其特征为聚光板中各单元反光面中心两侧依次由数个平面和数个弧面构成,中心两侧分别依次为平面连接另一平面,再连接半径依次逐渐变小的数个弧面,中心处两侧的第一个平面二者相交,角尖朝向集热管,中心两侧的第二个平面二者处于空间的同一个平面,单元反光面中的最小半径的弧面端与相邻单元反光面中的最小半径的弧面端相连接。这种特殊对称性使阳光最大限度…     

CPC内聚光式热管集热管温度特性研究

为提高太阳能热水系统的输出温度,将CPC聚光技术应用于热管式真空集热管中,开发了一种新型的CPC内聚光式热管集热管。对该集热管建立数学模型,模拟计算其传热过程,获得了导热肋片温度、热管冷凝段温度等参数随太阳辐射强度的变化规律,并通过试验验证了数学模型的可靠性;与常规热管式真空管集热管传热特性相对比,证实了该集热管可大幅提高太阳能热水器输出温度。     

定日镜光斑动态漂移特性的研究

以塔式太阳能热发电系统中的定日镜为研究对象,首先提出一种基于光学反射原理的定日镜反射光斑中心计算方法;然后在理想情况下分析不同塔高、不同位置、不同时刻定日镜光斑中心点的动态变化规律,进一步考虑跟踪误差对定日镜反射光斑漂移特性的影响;最后对矩形全镜场中春分日不同时刻的光斑动态漂移特性进行仿真计算并得出相应结论,为有效实现定日镜的追日聚光跟踪控制和参数校正,提高追日跟踪精度及全境场的聚光效率提供理论依据。     

槽式太阳集热器聚光特性的模拟研究

为得到吸收管表面的热流分布,基于光线追踪法原理,采用微元分析的方法建立吸收器在理想太阳光线和不同入射角下的聚光特性基础模型,模拟并分析得出入射角对吸收管的聚光效率和周向热流分布均匀度影响较大。进一步基于锥体光学法的原理,建立考虑太阳形状的吸收管周向热流分布的数学模型,利用VB编程求解2种情况下的热流分布,与Sol Trace软件的模拟结果对比,偏差较小,证明模型的可靠性。模拟结果发现太阳形状的存在对吸收管的热力分布均匀度是有利的。之后在该模型基础上,进一步分析集热管定位误差对吸收管表面热流分布的影响。     

反射式高倍聚光系统光路优化

为探究反射式高倍聚光系统中电池位置和角度对电池表面能量密度均匀性和光接收率的影响。设计并搭建了一套反射式高倍聚光系统,通过实验研究和光线追迹相结合的方法,对反射式高倍聚光系统进行了光路优化。并通过TracePro软件对电池表面能量密度进行了数值计算。研究结果表明：电池在(0,-2,52)处,与焦平面成45°角时,电池表面光接收率为56.63%,电池表面光斑的均匀度为72.85%,表面能量密度的分布和能量接收率综合比较最优,光电转换效率最高。     

新型太阳能膜蒸馏聚光系统光学性能模拟研究

利用太阳能加热膜蒸馏淡化苦咸水是一项水处理技术。通过对完整型抛物面聚光系统进行改造,建立了完整型抛物面、非完整型抛物面、同轴非完整型平移抛物面3种聚光系统的三维模型。利用蒙特卡洛光线追踪法模拟了经聚光器聚光在平板接收器表面的辐射强度分布。与其它两种聚光系统比较,同轴非完整型平移聚光系统的辐射强度峰值最小、均值相差不大,且有两条光斑,光学效率达到85.65%。针对同轴非完整型平移聚光系统,在焦距不变的条件下,模拟环数和边缘角对接收器表面辐射强度分布的影响,从而得出辐射强度随环数和边缘角的变化规律。     

专利信息

太阳能利用 组合式聚光型直通集热管及其安装方法 本发明为一种组合式聚光型直通集热管及其制造方法。其特征为：集热管由多组金属内管和玻璃外管连接组成,其中金属内管表面设干丁吸热涂层,每组金属内管和玻璃外管之间通过支撑连接件相连接,集热管两端安装有密封端盖,集热管中设有波纹补偿管,集热管的一端连接有抽真空装置。支撑连接件包括管状壳体,管状壳体的两侧分别开有环形的外管固定槽,该固定槽的直径与玻璃外管端部的直径相适应;管状壳体内侧连接有支撑架,支撑架上开有内管固定孔,孔的大小和形状与金属内管相适应。安装时,先集中安装金属内管和波纹补偿管,再安装玻璃外管。     

太阳电池表面镀分光膜的CPV/T系统设计与光学分析

提出一种线性菲涅尔反射聚光分频光伏光热(CPV/T)综合利用系统,其太阳电池表面镀有分光膜,可将不利于光伏发电谱段的太阳辐射反射至热接收器进行光热利用。使用光线追踪法对此系统的结构参数和光学性能进行理论分析,结果表明太阳电池表面辐射能流密度均匀性好,热接收器光线拦截率高,所设计的分光膜能对太阳能进行有效分频利用,使系统结构紧凑,为进一步提高光伏光热系统总效率提供可能性。     

内聚光CPC热管式真空集热管的光学效率分析

针对内聚光CPC热管式真空集热管,根据其结构建立详细完整的光学效率模型,采用光学追迹、几何光学分析等方法对模型中的各项参数(几何光学效率、透射比、反射比、吸收比等)进行分析研究。在此基础上,针对所研制的集热管构建出以太阳辐照强度、太阳光入射角为参变量的光学效率模型,并根据计算的数据结果对集热管进行相关分析。所建立的模型可为各种集热器的光学效率分析提供参考。     

建筑一体化500倍聚光组件光电特性实验与模拟研究

利用砷化镓聚光太阳电池设计制作建筑一体化高倍(500倍)聚光光伏组件,采用TracePro软件对组件光学性能进行了模拟分析,同时对组件光、电特性进行了实验检测。模拟结果表明经一次聚光后光斑尺寸为15 mm×15 mm,二次聚光器的能量损失为4.1%,跟踪误差在±0.5°以内时对组件聚光效率影响较小,组件聚光效率达到78.1%;实测结果表明跟踪误差为±0.5°的情况下,一次聚光后光斑实际尺寸为25 mm×25 mm,导致部分能量未汇聚到二次聚光器上,因此实测聚光效率为69.0%;聚光电池的实测发电效率保持在37.9%,组件的系统运行效率保持在26.1%。     

具有多层Al-N/Al吸收表面的全玻璃真空集热管老化研究

采用电热元件对具有多层Al-N/Al吸收表面的玻璃真空集热管长时间分别在100℃、200℃与300℃下加热,测定其管内压强、热损与吸收表面发射率变化。用四极滤质器对加热后的集热管内残余气体作了分析,表明有一定量的He气。用俄歇电子仪分析了吸收表面沿深度的化学组成。老化试验表明,玻璃真空集热管可以长期工作在200℃。     

分频型光伏光热系统中丙二醇基Ag/CoSO_4纳米流体的性能研究

为进一步提升光伏光热(PV/T)系统性能,采用丙二醇基Ag/CoSO_4纳米流体作为PV/T系统的光谱分频液。利用分光光度计表征不同浓度分频液的光学性能,并通过实验研究其对聚光硅太阳电池电性能的影响,最后理论分析PV/T系统的综合性能。结果表明:丙二醇基Ag/CoSO_4纳米流体中CoSO_4和银纳米颗粒具有光学协同效应;在该分频液下电池电性能下降,而PV/T系统的总效率有显著提升;并随纳米流体浓度的增加,总效率不断增大,但系统MF值却先增后减;在所制备的4种浓度中,银纳米颗粒质量分数为3.18×10-3%时具有最大MF值,为1.37。     

塔式太阳能热发电站圆月夜聚光实验研究

在塔式太阳能热发电系统中,吸热器采光面上的聚光能流密度分布的测量对优化整个系统的光热性能有着重要意义。本文提出一种基于月光聚光信息的塔式电站定日镜场聚光能流密度分布的间接测量方法。主要介绍2018年9月24日晚在延庆塔式电站开展的两种对月聚光实验：一种是通过塔上布置的照度计标定电荷耦合元件（Charge-coupled Device, CCD）相机拍摄的光斑图像,得到定日镜场聚光光斑的照度分布;另一种是使聚光光斑扫描过照度计,得到不同时刻的照度计数值,通过高斯拟合得到聚光光斑的照度分布。将聚光光斑的照度分布与月光测光站测得的月光法向直射照度对比,得到塔上聚光光斑的相对能流密度分布。实验结果表明,通过月光聚光实验,可以得到塔式电站的聚光光斑的相对能流密度分布（即聚光比分布）,为后续依据太阳和月亮之间的亮度分布关系,转换为日光聚光能流密度分布提供实验数据支持。     

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。     

全玻璃真空太阳集热器反射器材料及性能

全玻璃真空管太阳集热器所使用的反射器材料分为两种：漫反射和镜反射材料。 在光学中,反射分为三种,即镜反射、漫反射和一般反射 (包括镜反射和漫反射 )。如图 1所示。 前两种是在理想状态下才有的反射,一般材料的反射很难有全部是镜反射或全部是漫反射的,只能是以漫反射为主或以镜反射为主的反射材料,其表面简称漫反射表面或镜反射表面。 不同类型的反射材料,应用于不同的使用条件。例如太阳灶,它的反射板要求有很高的聚光能力,因此它的反射器就需要使用以镜反射为主的高反射材料制成。对于全玻璃真空管太阳集热器,用漫反射材料作反射器比较经济,也有用镜反射材料作反射器的。 一全玻璃真空管太阳集热器用的漫反射器 真空集热管的吸收表面呈圆柱形,即背向太阳的表面也有吸收涂层 (这与平板集热器有本质区别 ),怎样才能充分利用背向太阳部分的吸收涂层呢 ?基于这种考虑,就有了真空集热管背部的反射板。首先看一下真空集热管及反射板与光线之间的关系 (以正午时太阳垂直入射为例 ),如图 2所示。 如图 2(a)所示,在光线垂直入射时,如果选择的反射板是以镜反射为主的反射材料,那么,大多数光线会沿入射方向返回,不能被集热管上背向太阳的吸收涂层吸收,浪费了这部分能量;而如图 2(b)中所示,如果是以漫反射为主的反射材料作为真空集热管背面的反射板,那么通过漫射作用,就会有大部分光线到达集热管背向太阳的一面,充分利用了真空集热管为圆柱形吸收表面的优势,从而达到减少真空集热管用量,降低成本的目的。通过计算,集热管的前部与背部接收辐射能的比值为 2 3∶ 1,即集热管前部接收 70％总接收到的辐射,而集热管背部接收 30％总接收到的辐射。 由以上的分析可以看出,真空管太阳热水器是应该有反射背板的。但到底选什么样的材料作为反射板,还要考虑多种因素,如反射材料的光学性能、化学稳定性、强度及价格等。光学性能主要指反射材料的反射比,作为真空集热管太阳热水器反射材料,首先要求有高的太阳反射比,同时又有较高的漫反射比。化学稳定性主要是耐酸、碱腐蚀能力。强度是指抗大风能力。下面就介绍几种常用反射材料的光学性能及化学稳定性。     

专利信息

太阳能利用一种热水器用真空太阳集热管专利申请号:CN201120232812.0公开号:CN202133160U申请人:桐庐银雁太阳能科技有限公司本实用新型为一种热水器用真空太阳集热管。它由内外两根同心圆玻璃管构成外壳,选择性吸收腊沉积在内管外表面上构成吸热体,内外管夹层之间抽成高真空,整个真空太阳集热管是单端封闭。其特征为:内管内部设有铜管,外壳的开口侧以橡胶膜     

太阳能热发电系列文章(11)槽式太阳能热发电中的真空集热管

分析了真空集热管的结构和性能要求;比较了目前使用的两种真空集热管的结构、性能和应用;介绍了一种新型真空集热管;阐述我国制造真空集热管的困难和存在的问题,并预测了发展方向。     

翅片热管式真空集热管的热性能研究

设计一种翅片热管式真空集热管,以翅片热管式真空集热管为研究对象,综合考虑影响其热性能的主要因素,建立总热损失系数及瞬时热效率等热性能参数的数学模型,提出该模型的计算方法,并测定效率曲线。同时,搭建室外热性能动态实验测试平台,将集热管的热性能模拟值与实测数据进行对比分析,结果表明建立的模型准确可靠,对于改进集热管设计和预示集热管性能均具有一定的指导意义。且翅片热管式真空集热管具有较好的集热能力,完全能够满足低温热利用的要求。     

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光热利用集热真空管带有聚光反射层的太阳能热水器申请号:200420107759.1公开号:CN2769777申请人:海宁市爱家伟业电器有限公司本实用新型为一种集热真空管带有聚光反射层的太阳能热水器。它包括保温水箱、集热真空管和支架。集热真空管由外玻璃管、真空层、内玻璃管组成,集热真空管的内玻璃管外表面附有吸收涂层,其特征为:集热真空管的外玻璃管下部的内表面镀有金属镀层。金属镀层为真空镀铝或镀银。本专利