新型槽式太阳能聚光集热器的研究与试验

设计了一种新型槽式太阳能聚光集热器,分析了工作原理和设计参数,建立了由该集热器组成的太阳能集热系统,并进行了试验测试。文章给出了采用不同接收器的升温曲线和效率计算值,对不同布置方式的集热性能进行了比较。试验结果表明,该装置具有较高的集热效率,运行温度在80℃时,效率达到35%以上。     

基于太阳能热发电系统效率的最佳运行温度

分别对汽轮机组热机效率和太阳能集热器效率进行了分析,并对热机效率进行了修正,得到了不同状况下的太阳能热发电系统效率和最优运行温度。研究表明:随着太阳辐照度、太阳能热发电系统聚光比的增加,系统效率提高,最佳集热温度升高;然而,当综合传热系数增大时,系统效率下降,最佳集热温度降低;太阳能集热器光学效率的变化,只影响系统效率,对系统的最佳集热温度影响不大。     

旋转抛物面聚光器焦平面温度经验计算式的研究

旋转抛物面聚光集热器,由于用途不同,制作要求和工艺不同,达到的镜面精度不同,因此吸收器表面上的集热温度也不相同。集热温度是聚光集热器的一个重要参数,它直接影响聚光集热器的使用和热效率。 文献[1—3]提供了理想镜面在特定条件下的最高集热温度的计算公式,显然,其计算结果与实测结果差别较大。本文借助文献[3]中三维聚光集热器集热温度T_m计算式,运用当量法,找出了假口径比n_b和偏差系数K_(i1),对T_m进行了修正,给出了与实测结果误差较小的经验计算式。     

热力学趣谈：从聚焦型太阳能集热器所能达到的温度说起

热力学趣谈──从聚焦型太阳能集热器所能达到的温度说起李芝兰大家知道，聚焦型太阳能集热器可以获得比平板型集热器更高的温度，聚光倍数越高，集热面上所能获得的温度也越高。一些高倍数的聚焦型太阳能装置可达到２０００℃甚至更高的温度。有人会提出这样的问题；如果...     

适用于西藏的太阳能空气集热器的研发

太阳能建筑供暖技术的研发在太阳能资源丰富的西藏自治区(下文简称为“西藏”)等地区具有潜在的实际应用价值。研发设计了一种太阳能空气集热器,并制造了该太阳能空气集热器样机;然后在拉萨市自然太阳光条件下(测试当日的太阳辐照度在161.8～1588.0 W/m²之间,均值为1316.3 W/m²),太阳能空气集热器采用跟踪太阳模式时对其集热性能进行了测试。测试结果表明：该太阳能空气集热器的进风口空气温度(即环境温度)均值为22.45℃,经过太阳能空气集热器被太阳辐射加热后,可产出温度在51～85℃之间、风量为150 m³/h的热空气,出风口空气温度均值达到68℃,最高值接近拉萨市水的沸点(86℃),表明该设备的集热效率高。研发设计的太阳能空气集热器在集热性能上具备实际应用价值。     

槽式复合多曲面太阳能聚光集热器光热性能研究

该文提出一种槽式复合多曲面太阳能聚光集热器,并对其进行光学仿真计算和实验测试研究,通过光学仿真软件模拟计算,研究跟踪误差、接收体位置和入射偏角等对其聚光效率的影响,基于光学仿真研究结果,在实际天气条件下对集热器的光热性能进行实验研究。结果表明,当跟踪误差为5°时,其光线接受率仍可达到82.26%,装置聚光效率随接收体距槽底的距离增加呈先增后减的趋势,晴天运行时,跟踪误差为10°时集热器出口油温比正入射时低3℃,当集热器中导热油流速为100 kg/h时,装置集热效率最高可达65.04%。     

改进型微热管平板太阳能空气集热器性能分析

近年来,以空气作为换热介质的太阳能集热器越来越受到重视。本文以微热管阵列为核心传热元件,设计并搭建了改进型微热管平板太阳能空气集热器性能测试系统。通过实验研究了不同空气流量和不同进口温度对集热器集热性能的影响,获得相应参量对集热器的出口空气温度、集热效率和微热管阵列蒸发段温度的影响特性,分析对比了改进前后集热器的集热性能,得到了集热器效率的归一化曲线。实验结果表明,改进型微热管平板太阳能空气集热器在夏季240 m³/h空气流量时集热性能最佳,改进后的集热器相比原集热器在夏季的平均集热效率最高同比提升13.8%;在240 m³/h风量下的平均集热效率最高达到了74%,对应集热器的压降为9.2 Pa。     

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.     

反射式顺向聚焦整体跟踪式高温太阳能集热装置

提出了一种新型组合抛物面聚光器,实现了对太阳光的反射式顺向聚焦.该新型聚光器与一个腔体式集热器结合,组成了一个具有整体跟踪功能的中高温太阳能集热装置.介绍了该组合抛物面聚光器的工作原理和设计方法,给出了其重要的设计参数.同时,在实际天气条件下,对该新型中高温太阳能集热装置进行了实际测试,给出了实际运行结果.实验结果表明,在北京冬季条件下,装置的空晒温度最高可达330℃,有负载时集热效率可达43%,可广泛应用于太阳能高温集热领域.     

采用抛物面槽聚焦集热器的太阳能双效吸收式制冷系统的性能研究

建立了采用抛物面槽聚焦集热器(PTC)的太阳能双效LiBr/H_2O吸收式制冷系统的理论模型,对其性能进行了数值模拟,研究了运行温度对系统总效率的影响,计算结果显示:PTC在高温工作条件下具有非常高的集热效率;运行温度为173.5℃时,系统总效率最高,达到0.8250;与采用复合抛物面聚焦集热器(CPC)和高效真空管集热器(ETC)相比,采用PTC的太阳能双效吸收式制冷系统具有最佳的系统性能;相同条件下,选用PTC时集热面积最小,但由于PTC的价格很高,导致系统成本很高。     

武汉地区全玻璃真空管太阳能集热器冬季集热性能影响

为了对武汉地区太阳能集热器的有效应用提供可靠参考,用本文利用Fluent软件,在武汉地区冬季气象条件下分别对集热管管长为1 800～2 100 mm、管径为41～53 mm、安装倾角为33°～51°的全玻璃真空管太阳能集热器集热过程进行模拟,并进行实验验证。结果显示,实验值与模拟值拟合度为90%以上;安装倾角由33°增加至51°时,水箱流体温度升高1.59℃,集热效率升高了1.21%;当集热管管长由1 800 mm增加至2 100 mm时,水箱流体温度升高1.08℃,集热效率降低了1.28%;集热管管径由41 mm增加至53 mm时,水箱流体温度升高1.53℃,集热效率降低了2.05%。结果表明,武汉地区集热器倾角不应小于51°,集热器单位吸热面积容水量越大,流体温度越小、集热效率越高。     

曲面太阳能集热器与平板太阳能集热器的性能对比实验研究

目前传统的平板太阳能集热器存在占地面积大、集热性能差等缺点,在一定程度上制约了其在中国的推广及应用,而新型的曲面太阳能集热器的集热性能有大幅提升。通过实验平台测试了曲面太阳能集热器与平板太阳能集热器在2种安装角度时的集热性能,并分析了这2种太阳能集热器的集热性能差异。结果显示,在相同安装角度时,曲面太阳能集热器的集热效率高于平板太阳能集热器的。     

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.     

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。     

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。     

基于槽式聚光反射装置的太阳集热器件性能实验研究

利用槽式太阳能聚光反射装置,对两种太阳能真空管集热器和CHAPS平板集热器进行了以水为流动工质的性能试验,实测系统热效率及温度.对真空管进行了为N2流动工质的实验.实验表明,以水为工质时,采用聚光式太阳能真空管及CHAPS平板集热器,系统具有较好的热转换效率,达70%～80%.当水流量低于0.0046kg/s时,水容易加热至沸腾状态.用真空管对N2进行加热,可使气体温度达450～500℃,但加热气体时的热效率较低,在32%以下.     

散射占比对低倍CPC热性能影响的对比实验研究

搭建聚光比分别为1.5、2.0和3.0的复合抛物面聚光器(CPC)对比实验系统,在集热器进口温度110℃条件下,对比实验研究散射辐照占总辐照比例(散射占比)对3种聚光比CPC系统集热性能的影响,并对我国不同地区典型辐照资源条件下CPC聚光集热的热性能进行分析。结果表明:散射占比对低倍CPC集热性能有明显影响,对于同一聚光比CPC,CPC热效率均随散射占比的降低而提高;对于不同聚光比CPC,1.5×CPC在散射占比高时热效率最高,3.0×CPC仅在散射占比低的晴天具有最高热效率。     

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。     

阳台式太阳能热水系统性能及分析

对阳台式太阳能热水系统进行了应用效果的测试:当太阳辐射量为17 MJ/m2时,太阳能集热系统单位轮廓采光面积的日有用得热量为4.73 MJ/m2,小于评定合格值;热水系统温升为20℃,小于评定合格值;贮水箱保温性能△t sd为6.2℃,符合评定合格值,水箱保温良好;贮水箱最终出水温度达到51℃,能满足配水点最低水温要求。分析表明,造成阳台式太阳能热水系统集热效果达不到合格标准是由于集热器安装倾角过大、上下层集热器的自遮挡和建筑的隔墙遮挡所致。文章提出,应用在高层建筑的集热器可分散设置在屋顶和南向外墙的外挑板上,并采取上下错层的布置方式。     

中高温直通式真空太阳集热管的研制与应用

中高温直通式真空太阳集热管（简称直通式真空管）是由北京桑达太阳能技术有限公司最新研制的一种新型太阳能集热元件。它完全采用桑达公司自有的知识产权和技术,材料和零部件完全来自国内。该管子在太阳能聚光集热系统上使用时,管内导热工质可以达到350℃,管子可以承受3MPa的压力。该管型的研制目前处于国内领先水平,产品性能接近国外同类产品,采用直通式真空管的太阳能集热器可以用于太阳能空调、太阳能工业加热、太阳能热发电等中高温系统,大大拓宽了太阳能热利用的应用领域。