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。     

一种圆柱面线聚焦菲涅尔式太阳能中温集热系统的研究

介绍了一种利用圆柱面线聚焦菲涅尔镜组成的太阳能集热系统,该系统主要由圆柱面线聚焦菲涅尔镜、二次聚光器、太阳跟踪器、加热油箱和负载等部件组成;给出了圆柱面线聚焦菲涅尔镜的设计思路,利用注塑成型方法生产出圆柱面线聚焦菲涅尔镜,然后利用该镜搭建线聚光太阳能中温集热系统,并在实际天气下对系统性能进行测试。结果表明,在日照充分的天气下,本系统的平均集热效率约为40%,集热效果良好。     

基于三角腔体吸收器的透射式菲涅尔定焦线系统聚光特性分析

为解决线性菲涅尔太阳能集热系统单轴跟踪过程中出现的聚光焦线偏移以及降低系统跟踪能耗等问题,提出一种透射式菲涅尔定焦线太阳能聚光器.该聚光器采用极轴跟踪方式与线性菲涅尔透镜定期滑移调节方式相结合,可实现固定焦线聚光.将该聚光器与三角腔体吸收器所组成的太阳能集热系统,利用基于蒙特卡罗光线追迹法的TracePro光学软件分析...     

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%。     

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%。     

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。     

基于线性菲涅尔反射镜的二次反射塔式太阳集热器性能分析

提出基于线性菲涅尔反射镜的二次反射塔式太阳集热器的设计原理,设计一个由3组定日镜组成的小型塔式集热器,分析塔式集热器的光学性能,当光线垂直入射时,其光学效率可达65%。搭建基于线性菲涅尔反射镜的二次反射塔式集热系统实验台。测试结果表明,入口温度110℃时,热效率为51.6%;工质进口温度110℃时,热损失系数为38.6 W/(m~2·℃),热损失为583.4 W。     

跟踪及安装精度对菲涅尔定向光输运装置的影响

该文基于对菲涅尔定向装置的研究，搭建其集热性能测试实验平台，并采用TracePro光学模拟软件，建立菲涅尔定向光输运装置的光学模型。在进行模型验证后，模拟分析跟踪误差和安装误差对光学效率的影响。研究结果表明：俯仰角、旋转角的跟踪误差会导致菲涅尔定向光输运装置光学效率的降低，并且俯仰电机误差范围应控制在±0.1°，方位电机误差范围应控制在±0.5°；当菲涅尔定向光输运装置中定向光输运器抛物反射面的焦点与菲涅尔透镜的聚光焦点存在安装误差时，菲涅尔定向光输运装置光学效率普遍下降，最大偏移量不宜超过0.1。但当偏移量不超过0.5时，将定向光输运器向下侧偏移或将菲涅尔透镜向上偏移，有利于提高菲涅尔定向光输运装置（LTF-SC）光学效率。该研究结果为菲涅尔定向光输运装置和菲涅尔中央接收式太阳能高温集热系统领域的研究和应用提供参考。     

菲涅耳太阳能聚光系统跟踪倾角的矢量算法

提出了线性菲涅耳反射装置中太阳跟踪倾角的计算方法。该聚光装置中每一个反射镜面(简称镜元)需实时跟踪太阳,使太阳入射光反射至固定位置的线性吸热器上。但是,从目前的太阳位置算法中得到的太阳高度角、方位角并不能直接用来控制跟踪,必须进行复杂计算,得到每一镜元相应的跟踪倾角,然后控制电机使其旋转至相应位置。通过将太阳矢量适当分解,简化计算得到适合于菲涅耳太阳能聚光装置反射定位的旋转倾角并经实验验证。     

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.     

菲涅耳太阳能聚光系统几何矢量分析

提出了线性菲涅耳聚光反射装置中入射角、反射位置、跟踪倾角的矢量计算方法.该聚光装置中每个反射镜面(简称镜元)需实时跟踪太阳,将太阳入射光反射至固定位置的线性吸热器上,每一镜元的入射角、反射位置、跟踪倾角均时刻变化,系统设计时的计算非常复杂.利用目前太阳位置算法中得到的太阳高度角、方位角,通过矢量法,简化计算过程,推导出线性菲涅耳反射装置任一镜元的入射角、反射位置、跟踪倾角公式,便于菲涅耳太阳能聚光装置的分析应用,计算了2009年各月平均日的各量在具体算例情况下的变化.     

线性菲涅耳太阳能聚光系统

线性菲涅耳聚光反射装置是对连续抛物面聚光镜的一种离散化近似,因由法国工程师Fresnel发明而得名。线性菲涅耳太阳能热发电技术在太阳能热发电系统中非常有用,尤其是在需要安装大面积的镜场时,对成熟的槽式太阳能聚光热发电系统形成强有力的竞争。简要介绍了线性菲涅耳聚光反射装置的技术特点及发展现状。     

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。     

线性菲涅尔反射式太阳能热发电系统研究进展及应用

介绍了线性菲涅尔反射式太阳能热发电系统的特点及及其优点,论述了现阶段对线性菲涅尔反射式太阳能热发电系统最新的理论及实验研究进展,最后介绍了线性菲涅尔反射式太阳能热发电站的应用情况。     

电磁联动追日跟踪技术在线性菲涅尔聚光上的应用

通过对电磁联动追日跟踪装置的结构和优点的阐述,结合该技术在世界首座屋顶式2.5MW太阳能菲涅尔热发电站上应用,论证了电磁联动追日跟踪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.     

基于配方功能的太阳能光热跟踪控制系统研究

针对太阳能光热系统中能量转换效率低的问题,提出了基于配方功能的太阳能光热自动跟踪控制策略。通过对目前较常用的两种太阳光自动跟踪方式的原理进行分析和对比,提出了基于配方功能的线性菲涅尔太阳能光热自动跟踪控制策略,并对采用此种控制策略进行对比分析。在此基础上设计了一种跟踪精度高、结构简单、控制可靠的基于配方功能的太阳能光热自动跟踪系统,有效地提高了太阳能光热的转换效率。     

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%。     

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。     

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%。     

太阳能蓄热空气罐供暖系统实验研究

菲涅尔透镜式太阳能集热器具有环保、经济和结构简单等优点。文章利用带有自动跟踪控制系统的小型菲涅尔透镜式太阳能蓄热空气罐对空气进行循环加热,通过观测太阳辐射强度、外界环境温度以及通风管出口温度的变化情况,分析太阳能蓄热空气罐供暖系统的各项性能。分析结果表明:太阳能蓄热空气罐供暖系统集热效率的最大值可以达到60%;通风管出口温度比环境温度约高出50℃。利用太阳能蓄热空气罐供暖系统在冬季进行供暖是可行的。