三角腔体菲涅尔线集热器性能实验研究

介绍了一种线性菲涅尔集热器,并进行了性能测试实验。集热器采用三角形腔体管束型吸收器,镜场采用超白玻璃反射镜,安装时做微弧处理,跟踪方式为单排独立驱动跟踪。参考GB/T4271-2000和ASHRAE 93-86两种标准,采用瞬时法对集热器进行性能测试,衡量集热器的工作性能。根据实验测点数据,计算出菲涅尔线聚焦集热器的空晒系数、热损系数以及集热器效率。实验结果表明,工作温度为150℃时,集热器效率可以达到36.6%,热损系数为110W/m.     

一种采用腔体吸收器的线性菲涅尔太阳集热器性能分析与优化

通过理论与实验的方法,对一种采用方形腔体吸收器的线性菲涅尔太阳集热器的集热性能进行研究,分析影响菲涅尔集热器光学性能和集热性能的影响因素,通过Matlab编程模拟集热器的集热性能,并由实验测试进行验证。该集热器的光学效率为78.6%,最高集热温度为180℃,在集热温度80~150℃的范围内,集热效率从52.3%变化到36.2%,热损系数从9.5 W/(m~2?K)升至22.8 W/(m~2?K)。与此同时,通过Trace Pro软件模拟,对集热器的设计结构进行优化分析。研究表明:该菲涅尔太阳集热器具有良好的集热性能,在适宜的天气条件下运行稳定可靠,且具有易搭建、维护简单和技术经济性好的特点,在中温太阳能的热利用领域具有良好的应用前景。     

线性菲涅尔反射式太阳能集热系统的设计与试验研究

本文研究了线性菲涅尔反射式太阳能集热系统,基于几何光学原理计算模拟了线性菲涅尔反射镜镜场和复合抛物面的接收系统,在减少末端损失的基础上设计了系统的机械结构,制作了线性菲涅尔反射式太阳能集热系统的装置,并进行了集热性能的实验测试。测试结果表明,该系统在9倍聚焦倍率下,导热油的最高温度可达176.2℃,系统的平均瞬时热效率约为53%,很好地实现了其集热性能。     

线性菲涅耳集热器的能损分析

为了优化线性菲涅耳集热器光学系统结构和提高其效率,需要对集热器的能量损失进行详细分析。文中对以真空管作为吸热管的线性菲涅耳聚光集热器的几何损失、端部损失、反射镜面光学损失、吸热管热损失和整个集热器的的效率进行研究分析。通过一小型的线性菲涅耳集热器试验装置进行了热效率的初步测试。     

线性菲涅耳集热器的光学效率分析

虽然线性菲涅耳集热器效率比其他集热器效率低,但是其成本却更低,所以受到越来越多的关注。影响线性菲涅耳集热器效率的因素较多,诸如反射镜的光学效率、接收器的光学效率、接受器的热损失、入射角损失、接收器的端部损失和遮阴等,其中光学效率是一个重要的影响因素。本文针对一个安装在昆明地区的小型线性菲涅耳集热器展开了模拟和实验研究。通过和同类型模拟结果对比得出影响此次实验光学效率偏低的一些因素,同时提出相应措施对实验装置进行改进以达到提升其效率的目的。     

基于DSP的线性菲涅尔太阳能集热系统设计与实现

针对线性菲涅尔太阳能集热系统普遍存在遮挡和阴影等特点,提出了一种设计方法,并设计了一套线性菲涅尔太阳能集热系统。在该系统中,镜场微弧面反射镜按照一定初始角度安装,并通过设计的DSP单轴跟踪控制器,控制反射镜跟踪太阳,将太阳光线反射到镜场上方固定安装的三角形腔体吸收器上,实现太阳能集热。通过精度检测实验和光学镜场模型仿真,验证了该系统应用于线性菲涅尔太阳能的正确性和可行性。     

混合式聚光集热器性能的理论分析

本文着重从理论上讨论由菲涅耳反射镜和平面镜组成的混合式聚光集热器系统的光学设计及其集热管的热力学计算。根据具体的结构设计和理论推导,得到了为设计这类聚光集热系统实际可用的计算公式,如平面镜和菲涅耳反射镜的遮荫计算,集热管中工质温度的计算等。     

线性菲涅尔集热器镜场设计理论与光学分析

文章介绍了线性菲涅尔反射镜场的设计方法与数学模型,分析了镜场模型的光学特性和镜场的各项光学损失,并计算了集热器的光学效率。在镜场反射镜数目一定的情况下,研究了光学效率随吸收器高度、镜面间隔与镜面宽度变化的规律。研究结果表明:吸收器高度对镜场的余弦损失、阴影遮挡损失影响较大,吸收器高度增加,集热器光学效率随之增加;镜面间隔变化对镜场余弦损失影响很小,对阴影与遮挡损失的影响很大,镜面间隔增大,阴影与遮挡损失迅速减小;镜面宽度对镜场余弦损失影响很小,太阳入射倾角较小时,镜面宽度对阴影与遮挡损失影响较大,镜面宽度增大这种损失迅速增大。     

线性菲涅尔集热器光学特性实例分析与模拟

对线性菲涅尔集热器的聚光性能和光学效率进行了模拟与计算.根据几何光学原理,对集热器镜场各项光学损失(如余弦损失、阴影与遮挡损失)建立数学模型,计算出每项光学损失对应的光学效率.再用TracePro光学软件建立集热器的几何模型,利用光线追踪的方法,模拟入射到镜场的光线在模型空间的传播.光线在模型表面发生吸收、反射和散射等过程,追踪每束光线的光通量,计算得到集热器的光学效率和聚光比等性能参数.结果表明:通过数学模型和光学软件模拟得出的集热器光学效率一致,2种方法分别从细节与整体上剖析了影响集热器光学性能的因素,在集热器设计中可以结合使用,互相补充.     

基于太阳能斯特林发动机的反射式二次聚光器设计

针对透射式太阳能斯特林发动机实验教学平台运行过程中因一次反射光线直接逃逸导致的光学损失问题,在太阳能斯特林发动机热端增设一个反射式二次聚光器,不仅增加光线被拦截次数来提高光学效率,而且增大菲涅尔透镜对入射光线的跟踪误差容忍角度。该文给出了具体的设计实例,并应用Solidworks软件和Tracepro软件对该设计实例进行了光学建模和仿真模拟。结果表明,当光线垂直入射时,相较于未增设工况,增设该二次聚光器的太阳能斯特林发动机光学效率提高了87.3%;增设该二次聚光器使得菲涅尔透镜对入射光线的跟踪误差容忍角度增至1.5°,对应的光学效率为光线垂直入射时的97.2%。     

线性菲涅耳集热器接收器对镜场的遮挡研究

带有二次反射器的线性菲涅耳聚光集热器,虽然其接收器表面的能量分布更均匀,但也增加了接收器对反射镜场的遮挡。本文采用理论计算和模拟两种方式对已设计的线性菲涅耳集热器二次反射器对镜场的遮挡情况进行分析,先通过理论计算得出二次反射器对西边三块初级反射镜遮挡角θni的范围,然后利用光线追踪软件模拟出安装和不安装二次反射器两种情况下到达初级反射镜的光线数目,根据光线数目变化情况得出西边三块反射镜的遮挡角变化范围分别为70º ~ 90º、54º ~ 72º和42º ~ 58º,同时引入光线损失率来衡量二次反射镜对镜元遮挡的影响,结果得出安装二次反射器后镜元光线损失率最大值达到23.53%。     

基于菲涅尔二次反射塔式太阳能聚光系统的新型吸收器集热性能实验研究

介绍一种与菲涅尔二次反射塔式太阳能聚光系统匹配的新型吸收器,在吸收器上方固定CPC,以增加其集热效率。首先理论上分析聚光系统的光学效率以及吸收器的集热效率和效率;然后通过实验测定导热油在吸收器不同进口温度和流量下的集热性能。利用最小二乘法拟合得到集热效率和归一化温度T~*的线性关系,获得整个聚光集热系统的光学效率η_0。最后通过效率确定吸收器在不同流量下的最佳运行温度T_(opt)在流量580 L/h时约为145℃,在流量400 L/h时约为142℃。     

线性菲涅尔一次镜场光学效率分析

对线性菲涅尔太阳能集热一次镜场的光学效率进行了数值计算。用最大采光半角θ、反射镜列数n和镜场填充率μ来描述镜场,计算一次镜场光学效率随光线入射角γ的变化趋势。该算法的计算结果与Trace Pro及Sol Trace的计算结果一致。分析表明:线性菲涅尔一次镜场的光学效率受相邻反射镜列间的遮挡和阴影影响,加大光线入射角,镜场效率明显下降;在无阴影和无遮挡的情况下,随着入射角γ的增加,与光线垂直入射相比,镜场效率按cosγ/2倍率下降。通过计算得到光线垂直入射时,镜场不发生遮挡的临界镜场填充率及其对应的光学效率。研究结果显示:减小最大采光半角能显著增加镜场光学效率;当最大采光半角为45~60°、在正午前后6~8 h,不发生阴影和遮挡的临界镜场填充率一般低于75%;与抛物线槽式聚光器相比,设计良好的线性菲涅尔一次镜场反射镜的阴影和遮挡,使正午前后6~8 h的平均光学效率下降5.0%~8.3%。     

点、线耦合聚焦塔式太阳能线菲定日镜追踪角时空变换特性研究

介绍一种新型的点、线耦合菲涅尔二次反射塔式太阳能聚光系统,推导该系统定日镜追踪太阳光线的理论追踪角(俯仰角β_h和滚转角β_m)公式,利用理论追踪角公式计算上海地区一年中4个典型日系统线菲定日镜追踪角的时空变换特性。以夏至日定日镜H3为例,详细计算其子镜与中心子镜的理论俯仰角差Δβ_(h,id)和理论滚转角差Δβ_(m,id)。该文的目的是通过研究菲涅尔二次反射塔式太阳能聚光系统定日镜理论追踪角的时空变换特性,确定系统定日子镜追踪太阳的实际滚转角差,并利用Soltrace软件模拟系统在夏至日实际追踪和理论追踪时的光学效率,差值最大为8.20%,最小为0.28%。     

反射式线性菲涅尔集热器性能的实验研究与模拟分析

采用热网络法建立菲涅尔集热系统CPC腔式接收器的数值传热模型,搭建集热器系统,实验研究集热器效率、CPC腔的集热性能。利用数值传热模型分析太阳辐照度、镜场宽度、工质入口温度和质量流量的变化对系统出口温度和效率的影响,以期为菲涅尔集热器出口参数的控制提供依据。实验数据验证了模型的有效性,模拟结果显示,质量流量对工质出口参数影响最大;镜场宽度和辐照度对集热效率的影响最为显著;菲涅尔集热器的热效率可达68%。     

菲涅尔太阳能集热器驱动的冷热电联供系统热力性能分析

为了提高冷热电联供系统的灵活性和热力学性能,将线性菲涅尔集热器、吸收式热泵、有机朗肯循环、地源热泵相结合,提出了一种基于线性菲涅尔太阳能集热器的新型冷热电联供系统。在EES软件中建立了提议系统和参考系统的热力学模型,将提议冷热电联供系统和参考系统的性能进行比较,并分析了一些关键参数对系统性能的影响。结果表明：该系统在设计工况下,一次能源利用率可达到78.04%,太阳能发电效率为8.2%,热电比为10.13;与参考系统相比,节约了一次能源11.8%,提高了系统满足用户负荷的灵活性;夏季辐照强度每增加100 W/m²,一次能源利用率约增加0.95%,太阳能发电效率增加2.73%;在热分配比为0.2时,系统一次能源利用率最大为80.5%;热电比随着辐照强度和热分配比的增大而减小,当热分配比增大0.4时,夏季系统热电比下降了86.2%,冬季热电比下降了84.9%。     

两种聚光器联合驱动的鼓泡加湿除湿型太阳能海水淡化系统实验研究

设计一个由太阳能空气集热器和曲面菲涅尔透镜联合驱动的鼓泡加湿除湿型太阳能海水淡化系统,介绍该系统的结构和运行原理,对多曲面聚光器的聚光特性进行光学仿真分析,对装置各部件的能量进行平衡计算,测试系统在实际天气条件下的产水性能,给出太阳辐照度、装置运行温度和产水效率随时间的变化关系。当太阳辐照度平均为795 W/m2时,该装置集热管出口温度最高为64.8℃,产水量约为9.48 kg/d,整体系统热效率为43.5%。     

复合抛物面聚光器在线性菲涅尔聚光上的应用

简述了线性菲涅尔的聚光原理及国外研发机构的相关应用现状,针对聚光器面临的技术难题,研制出一种复合抛物面聚光器,简要介绍其组成结构及反光板曲面形状.结合该技术在世界首座屋顶式太阳能菲涅尔热发电站上的应用并经过相关测试.论证了此聚光器技术具有明显的优势和广阔的应用前景,提高了线性菲涅尔聚光集热器在太阳能热发电、中温工业应用等领域的市场竞争力.     

太阳能线聚焦腔体结构吸收器热迁移因子理论分析

对4种用于线聚焦太阳集热器的腔体吸收器的热迁移因子和效率因子进行理论分析,获得热迁移因子的理论表达公式。搭建了以菲涅尔透镜为聚光器和以抛物槽式反射镜为聚光器的聚焦太阳能集热系统实验台,通过实验验证了热迁移因子理论公式的合理性。结果表明,三角形腔体吸收器具有最好的集热性能。在理论指导下对三角形腔体进行了优化:直接利用管道作为吸收器管道从而提高了热传导;选择合适的管道内径;聚焦比保证在40以上;加大流速强化对流换热。当采用菲涅尔透镜为聚光器时,其热迁移因子为0.834;采用抛物槽式反射镜为聚光器时,优化后的三角形腔体吸收器的热迁移因子可达到0.940。     

纳米流体为工质的直吸式太阳集热器性能研究

搭建具有自动跟踪功能的直吸式太阳集热器实验系统,以Ti N-EG纳米流体为工质,采用菲涅尔透镜将太阳光聚焦到集热管上,集热管采用双层真空管。测量不同流量、辐照度时集热管内部及进出口处的流体温度;使用CFD软件得出集热管内的温度分布。通过分析管内的温度分布、进出口温差及集热器的热效率,对集热器的工作性能进行评价。结果表明:数值模拟与实验结果较吻合,集热器的热效率可达70%以上,出口处工质温度达到120℃以上,该集热器可工作于中温区域。