三种低倍聚光比的CPC的实验对比研究

设计和制作3种不同聚光比的非跟踪复合抛物面聚光器(CPC),并基于光学软件模拟3种CPC的光学效率。搭建开口面积均为1.05 m~2聚光比分别为1.50、2.00和3.00的真空管CPC实验系统。测试进口温度分别为14、30、50、70和90℃时3组CPC的集热效率,拟合得出1.50×CPC、2.00×CPC和3.00×CPC的截距效率(光学效率)分别为0.699、0.682和0.660,热损系数分别为1.42、1.09和0.69。结果显示在较低集热温度下,1.50×CPC具有更高的热效率;在较高集热温度下,因低倍CPC热损的增加,3.00×CPC具有更高的热效率。     

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%。     

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℃。     

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。     

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。     

槽式复合多曲面聚光集热器光学分析及性能研究北大核心CSCD

鉴于传统槽式复合多曲面聚光集热器所固有的吸热体表面换热方式、吸热体与循环介质换热面积恒定等对集热效率提升造成限制,文章提出了可优化吸热体的槽式复合多曲面聚光集热器。通过在聚光集热器焦斑位置单层玻璃管内安装吸热体以实现光热体内换热、循环流速与吸热体换热面积的优化。首先,利用光学仿真软件TracePro计算分析了星形六翼吸热体、V形吸热体对聚光器光学性能的影响机理,基于此,在实际天气条件下,开展了聚光器内嵌星形六翼吸热体时集热性能的测试研究,分析了聚光器进、出口温差、瞬时集热量随气象条件的变化规律。结果表明,当入射偏角小于15°时,聚光器的聚光效率和光线接收率受入射偏角影响较小,光线正入射时,内嵌星形六翼吸热体的聚光器聚光效率与光线接收率最高,分别为73.08%和95.20%,当径向入射偏角为0~20°时,聚光器内嵌星形六翼吸热体时的聚光效率与光线接收率分别比内嵌V形吸热体时高6.50%和8.46%。在晴好天气下,聚光器进、出口温差、瞬时集热量与太阳辐照度变化趋势一致,且均在正午时达到最大值,分别为38.4℃和667.34 W,此时聚光器的光热转化效率为65.03%。     

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。     

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%。     

折形折流板式太阳能空气集热器的数值模拟

为了提高太阳能空气集热器的集热效率,文章提出了折形折流板式集热器,以增大集热面积,增强空气在流道内的扰流和换热效果。通过数值模拟得到,折流板的不同折形角度(60,90,120°)对集热器集热效率的影响,以及当折流板的折形角度为60°时,不同折流板间距、集热器进口风速条件下集热器的集热效率、热损失系数、热迁移因子和压力损失等。研究结果表明:当集热器进口温度为278 K,环境温度为274 K,集热器进口风速为2 m/s时,若折形角度为60°,则集热器的出口温度最大,为350.35 K,集热效率最高,为55.47%;当折流板间距为350 mm时,集热器的集热效率与热迁移因子最大,分别为57.34%,0.595。     

基于TracePro新型复合抛物面集热器的光学性能研究

基于复合抛物面集热器(CPC)的发展现状,设计了新型CPC内聚光集热器,并给出完整的曲线方程式。对新型CPC集热器建立了光学分解模型,并运用蒙特·卡罗法结合光学分析软件TracePro对新型复合抛物面集热器的光学性能进行了研究。通过分析计算给出了集热器在不同径向直射入射角和不同轴向直射入射角下的光学效率,并得出集热散射光的光学效率为0.46637。对设计的集热器进行东西和南北布置方式的对比研究,给出不同季节所采用合理的布置形式。     

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。     

一种小槽聚光——真空管集热整体封装式太阳能集热器性能研究

提出了一种小槽聚光-真空管集热整体封装式太阳能集热器,该集热器具有冬季集热温度高、跟踪要求低和易于与建筑结合等优点;介绍了其结构及工作原理,对其聚光性能进行了光学仿真,给出了最大聚光角范围;对其集热性能进行了实验研究,给出了在冬季使用时的温升曲线。结果表明,该太阳能集热器在冬季环境温度为-10℃时,运行温度可达到60℃左右,效率达到40%,能满足一般用户热水或供暖的需求,具有较广阔的市场前景。     

一种冲孔波纹板渗透型空气集热器性能优化研究

提出采用冲孔波纹板的渗透型空气集热器,并对下进风、上出风和上进风、下出风两种运行模式建立传热数学模型,通过实验值与模拟值的对比,验证数学模型的准确性。以集热器的进出口温差、集热效率为评价指标,模拟研究集热器的结构参数、运行参数对集热器性能的影响。研究结果表明在两种模式下,集热板开孔率、集热板高度和空气流速对集热器性能影响较为明显,集热板开孔率最佳范围为8%~16%,集热板最佳高度为1.6~2.8 m,空气流速宜选择0.40~0.60 m/s。     

CPC内聚光式集热器真空层传热的模拟研究

运用Fluent软件中的太阳加载模型,以新型CPC内聚光式集热器为研究对象,通过理论分析和数值模拟相结合的方法研究了环形空间真空层的传热特性,分析了不同环形空间压力和不同气体介质下CPC内聚光式集热器温度场的分布以及热损失特性。模拟结果表明,在太阳辐照度一定的情况下,环形空间压力越大,集热器热损失也就越大,当环形空间压力下降到1 Pa时,环形空间的热损失基本不再受环形空间压力的影响。研究结果可揭示环形空间内部的传热机理,确定CPC内聚光式集热器内合理的真空压力,为CPC内聚光式集热器结构参数的优化以及集热效率的提高提供可行性依据。     

复合抛物面型集热器吸收体温度分布的试验研究

针对具有平面吸收体的复合抛物面型集热器(CPC)建立了试验装置,对此CPC太阳集热器吸收体平面上的光、热性能进行了试验研究。结果表明,所设计的CPC集热器具有良好的聚光能力。分析了吸收体平面上的温度数值分布及影响因素并在三维空间内用射线跟踪法进行了模拟,从而为CPC集热器吸收体温度的进一步研究提供参考。     

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。     

一种复合抛物面槽式太阳能聚光集热器的性能研究

对一种新型复合抛物面槽式太阳能集热器进行了光学仿真和热性能研究。介绍了聚光器的设计与工作原理,在计算机上对其进行了三维建模,利用蒙特卡洛光线追迹模拟不同入射角、不同安装误差偏角的情况下,圆柱形聚光接收体表面上能流分布特征及光学效率的变化规律。光学仿真结果表明,当镜面反射率为0.92,在太阳光线入射角为0~7.5°时,光线接收率为99.36%~51.51%,聚光效率为92.14%~48.1%。室外测试结果显示,装置热效率为43.2%。     

新型CPC热管式集热器的设计与模拟分析

基于CPC型集热器的发展现状,设计出新型CPC热管式集热器.介绍了该集热器的聚光面和接收器的结构设计计算过程,并对集热器进行了集热分析.采用MATLAB建模仿真技术对该集热器进行建模和动态仿真来预测该新型CPC热管式集热器的运行情况,得出新型CPC热管式集热器的有效输出能量、出口温度、瞬时集热效率的变化图.通过试验研究证实了新型CPC热管式集热器可以产生蒸汽,可用于制冷,尤其是热源品位要求较高的氨吸收式制冷,同时还可用于汽轮机发电和太阳能海水淡化等场合.     

槽式太阳能聚光集热系统在不同跟踪模式下的对比

根据合肥地区的实测气象数据,采用数值模拟和实验分析相结合的方法,对槽式太阳能聚光集热系统在春、夏、秋、冬4个典型工况下的3种不同跟踪模式(二维跟踪、东西向跟踪和南北向跟踪)的性能进行研究和分析。结果显示:采用东西向跟踪时,系统的集热性能主要受一年四季太阳位置的变化以及太阳辐照强度的影响,夏季时系统集热效率最大,达到0.351,冬季最小,降至0.196;而采用南北向跟踪和二维跟踪时,系统的集热性能主要受太阳辐照强度的影响,其中,南北跟踪时系统效率为0.300～0.312,二维跟踪时系统效率为0.347～0.363。     

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%。