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.     

槽式太阳能聚光集热技术

详细讨论了槽式太阳能聚光集热技术的最新进展,对不同聚光集热器支撑机构进行了对比分析.结果表明,EUROTROUGH聚光器的支撑机构性能最优.此外,还对抛物面聚光镜和主要的槽式太阳能集热管技术进行了讨论分析.     

槽式太阳能集热器运行特性分析

分析与研究了槽式太阳能聚光集热器运行特性,建立了槽式太阳能聚光集热器运行特性参数的数学模型,应用该模型以我国西部太阳能热发电的典型地区为计算地点,对槽式太阳能聚光集热器的太阳入射角余弦、入射角修正系数、遮挡系数、端部损失及镜场运行效率等运行特性参数进行了计算。结果表明：槽式太阳能集热器正午时刻入射角余弦达到最小值,余弦效应最为明显;遮挡损失和端部损失对槽式集热器的运行影响总体不大,在日出、日落时刻会发生遮挡效应,最大端部损失发生在正午时刻;槽式太阳能聚光集热器镜场效率正午时刻之前单调下降,正午时刻后,随高度角的下降而单调增加,在正午时刻达到最小值,夏至日镜场效率峰值约为0.74,冬至日的峰值约为0.47,差值约为0.27。     

基于MATLAB的抛物槽式太阳能集热器集热管一维稳态模型

抛物槽式太阳能热发电是具有商业化发展潜力的热发电技术之一.抛物槽式聚光集热装置包括抛物槽反射镜面和集热管2个重要部分.应用传热学模型模拟集热管的运行状况,用于槽式聚光器集热管设计的改进.为了提高模型的通用性,文章利用了MATLAB软件对槽式聚光器集热管的一维稳态模型进行了计算,计算结果与美国Sandia实验室的实测结果吻合较好.     

基于超临界CO2循环的地热与太阳能混合系统研究

超临界CO₂循环可以耦合较低温度的地热和较高温度的太阳能热组成混合热源发电系统。相比能量分析方法,火用分析方法更便于分析混合系统对提高能量利用率的作用,以及识别造成可用能损失的设备和过程。115℃地热和200℃地热分别与采用槽式聚光集热技术的太阳能热组成混合热源,构成简单回热超临界CO₂循环。分析结果表明：混合系统的火用效率比单纯太阳能热的循环系统提高了5% ~ 10%;太阳能聚光集热器的?损失最大,占80%以上,其次是除预冷器以外的各类换热器以及透平;相比之下,压缩机和预冷器的火用损失较小。减少?损失的关键是提高太阳能聚光集热器和换热器的性能,包括提高集热管运行温度,以及提高换热器效能。     

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。     

太阳能双效吸收式空调系统的研究

介绍了太阳能空调技术的研究现状,分析了太阳能溴化锂双效吸收式制冷机的工作原理,提出了采用直通式真空集热管、槽式抛物面聚光机构跟踪和聚焦太阳能加热产生热媒水驱动双效吸收式空调运行的技术构思,并对其结构、工作流程和推广应用进行了研究和展望。     

低熔点熔盐在槽式太阳能集热中的初步实验研究

为了掌握熔盐在槽式太阳能热发电中的运行规律,将一种熔点86℃、上限工作温度550℃的低熔点熔盐Hts用于所搭建槽式太阳能聚光集热试验台的传热工质,测得稳定、可靠的熔盐流量,得到集热管在不同熔盐温度下的热损失,初步掌握熔盐在槽式太阳能集热系统中的运行规律。通过实验运行解决熔盐在槽式太阳能热发电系统中易于凝固堵塞管路和设备、非聚光状态下能耗过高的问题,进一步提高系统的可靠性。     

辐射遮热板对高温真空集热管热损的影响研究

辐射散热是槽式太阳能真空集热管热损失的主要途径,为降低真空集热管高温运行中传热热损,该文提出一种内置遮热板的新型高温集热管结构,基于辐照换热的光谱分布参数模型,对不同环境条件下有、无遮热板的真空集热管热损失进行性能模拟和比较分析。结果表明,设定环境温度15℃、风速2.5 m/s、太阳辐照800 W/m~2时,集热温度低于临界温度285℃时,遮热板会增大集热管辐射热损;当高于临界温度时,遮热板会减少集热管辐射热损。当集热温度分别为300、400、500、600℃时,集热管新结构会分别减少热损6.1%、18.0%、23.4%、25.8%。     

槽式太阳能集热器热性能实验测试

针对天津市槽式太阳能集热系统性能测试平台,对不同太阳辐射强度、入口流体温度以及不同工质流量状况下集热效率和集热管压降变化规律进行实验测试,通过测试数据对槽式太阳能集热器热性能进行分析.试验结果表明:在天津地区槽式太阳能集热器集热效率可以达到66.1％;太阳辐射强度的增强,会提高集热效率,并且集热器进出口的压降会随之降低...     

金属板材太阳能槽式反射镜的弹性近似加工工艺及模型

目前市面上的槽式太阳能热发电所采用的槽式聚光集热装置多用玻璃或多层复合材料通过模具加工制造,加工制作工艺复杂、造价高。基于弹性力学基本原理,提出了一种加工槽式聚光集热器抛物面反射镜的创新方法。通过对金属板材施加几个作用力,把它加工成一个抛物面式的太阳能槽式反射镜。在具有高反射率的镜面型金属板材（如镜面不锈钢板）两端向中间方向施加一对大小相同、方向相反的力,根据弹性力学原理,平板将被弯曲成柱形曲面,此柱形曲面和聚焦所需要的抛物面误差还比较大,用于光线的反射聚焦时不会产生明显的焦点,所以尚不能满足高质量聚光器的要求。必须再在板材上施加两个附加力(边缘扭转力和压紧力),经过力学原理分析计算,可确定两个附加外力的最佳方向、最优值和最佳施力点。本加工工艺可在不需要模具的情况下以平板的弹性变形加工成高精度的拋物面,其最大聚光比ρ可以达到115（市场上的聚光器一般为90左右）,此外,加工成本比模具加工法降低30%以上,具有良好的经济性,能在低成本情况下较大幅度地提高槽式反射镜的聚光比,提高能量品质,提高太阳能的利用率。     

槽式太阳能热发电站的设计

针对槽式热发电系统的集热器进行分析,讨论了集热器的光学效率和集热管热损失模型,在此基础上利用Solar Advisor model 2010软件并结合经验数据,模拟和计算了槽式太阳能热发电系统的集热器面积,为槽式太阳能热发电站设计提供理论依据。     

槽式太阳能电站集热管热性能测试

采用硅碳棒加热技术和热平衡法测试了桑普生产的具有自主知识产权的槽式太阳能电站集热管的热性能。在40～300℃温度范围内,共测试8个工况下集热管热性能。实验结果显示,集热管中低温性能与肖特公司的PTR70相差不大,完全满足中低温槽式太阳能电站和其他太阳能中低温利用领域的应用。红外图像结果表明,玻璃-金属封接温度明显高于玻璃外管温度,对集热管进行理论分析时不能忽略此部分漏热量。实验数据的获得为国内太阳能槽式电站的设计、建设提供了实验参数,为集热管漏热测试相关标准的制定提供了基础。     

基于PLC的槽式聚光集热器跟踪系统的设计

采用PLC对槽式太阳能聚光集热器跟踪系统电气控制系统进行设计,达到槽式聚光集热器跟踪系统自动控制的目的,并实现了远程监控。采用PLC进行数据采集和过程控制,利用计算机实现远程实时监控,提高了槽式太阳能聚光集热器跟踪系统的精度及稳定性。该槽式太阳能热利用跟踪系统达到了国内先进水平,提高了其市场竞争力。     

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。     

内置扰流柱列太阳能集热管的换热分析

抛物型槽式太阳能集热管在运行过程中外壁受到非均匀太阳热流的加热,由此诱发的热应变和弯曲变形易导致集热管的失效。该文运用计算机模拟的方法研究内置扰流柱列太阳能集热管的换热性能,模拟结果表明,雷诺数、柱单元截面形状、柱单元高径比对内置扰流柱列集热管的周向截面温差、内壁面努赛尔数有明显影响。扰流柱列可为改善太阳能集热管的换热性能提供可能性。     

基于量纲分析的双轴槽式太阳能系统集热性能研究

针对影响双轴跟踪槽式太阳能系统集热效率的多种因素,文章采用量纲分析法建立了集热效率预测模型,构建了包括Re数在内的5个无量纲量。实验测试了不同工况下系统的集热性能,通过多元线性回归对集热效率预测模型进行了求解。研究结果表明:在文章研究范围内,Re对集热效率的影响较大,太阳辐照量、集热管几何参数以及传热工质物性等对集热效率影响相对较小;在集热效率预测模型复测样本范围内,集热效率计算值和实测值之间的最大相对误差不超过15%。文章建立的双轴跟踪槽式太阳能系统集热效率预测模型精度较高,可为槽式太阳能系统的工程设计和优化运行提供理论依据。     

基于热电效应高倍聚光焦面能流密度测量研究

焦面能流密度分布是评价太阳能聚光器聚光效果的关键因素,对聚光太阳能电池或热发电接收器的设计、安装和传热分析等起到了决定性作用。利用铠装热电偶高温测量的优势,提出基于热电效应原理的能流密度分布间接测量方法。通过ANSYS软件构建铠装热电偶的传热模型,将聚光太阳能能流作为输入,对其稳态传热过程进行分析,得到能流密度与输出温度之间的热力学函数,利用此函数的反函数开展高倍太阳能聚光焦面能流密度的测量。研究了风速和环境温度对模型的影响。结果表明：风速对该函数关系影响较大,环境温度影响很小。采用菲涅尔透镜搭建实验系统,对模型进行了验证,能流密度大于600 kW/m²时,实测数据与模型的相对误差在5%以内,模型的准确度较好。     

一种槽式太阳能空气集热器热性能的试验研究

为了研究日光温室用槽式太阳能空气集热器的热性能,基于TracePro光学模拟软件设计了一种槽式太阳能空气集热器,对其进行试验研究,分析了不同因素对集热性能的影响规律。实验结果表明,管中空气流速的变化对集热器集热效率和集热量的影响规律是相同的,在不同的流速下,存在最佳空气流速约为4.4 m/s,使得集热器的集热量和集热效率最大,集热量达到373.2 W,集热效率约为25%,此时集热性能最好。对于不同太阳辐照度,正午时刻之前,太阳辐照度越大,集热器的集热效率越大,正午时刻之后,集热器的集热效率基本保持不变,15:40之后集热器集热效率逐渐减小。当太阳辐照度和管中流速相同时,室外温度越高,集热器集热效率越大,集热性能越好。集热管中空气温度沿着集热管出口方向不断增大,太阳辐照度越大,集热管相同位置空气温度越高。该研究结果可为此种槽式太阳能空气集热器在日光温室的应用中提供参考。     

槽式太阳能热发电技术发展现状与趋势

在简述太阳能热发电优势的基础上,着重阐述了槽式太阳能热发电技术的聚光镜、集热管、跟踪技术、工作介质、技术路线与方案最优化研究的要点、技术现状和发展趋势。最后对近几年建成的典型电站技术特点、太阳能光热利用途径和槽式太阳能热发电成本趋势进行了介绍。