太阳能斯特林发动机的性能模拟

太阳能盘式聚光器和斯特林发动机能够很好地结合成为一种新型的具有广阔应用前景的动力系统，其性能研究和开发利用受到世界许多国家的重视。该文以等温模型为基础，考虑各部件中的工质流动损失、导热损失及活塞的穿梭和泵气热损失等，对一个低压无转速调节装置的盘式聚光器—斯特林发动机在一典型晴天日照下的一天中热性能进行模拟。结果显示；早晨接收器的温度随太阳辐射的增加迅速上升，输出功率和系统效率也快速增加，而后接收器的温度基本处于恒定，因而膨胀腔的膨胀功不变，接受器接收太阳辐射的增加使斯特林发动机的转速上升。流动阻力及各种热损失占膨胀功的比例随转速的升高越来越大，在上午10～12点时，输出功率又略有下降，而下午又正相反。因此，一天中的系统效率曲线呈一马鞍形。此外，结果也显示，提高发动机的工质压力。系统效率也将升高。     

聚光焦斑偏移对太阳能斯特林发动机性能的影响

资源短缺、环境恶化使太阳能成为大自然中能源开发与应用的主要对象之一.以实验教学平台为例,将经菲涅尔透镜聚光后形成焦斑落在热端的大小和焦斑中心距离热端中心的偏移量作为实验的切入点,针对需要对组件进行焦斑对位的问题,提出通过调节升降台和导轨微移台来实现热端的三维移动进行实验测试,验证发电机有效输出功率与焦斑投射在热端的平均...     

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.     

对菲涅耳透镜的工艺改进--塑料透射式太阳能聚光器

180多年前，数学家菲涅耳将平凸透镜拉平．制成了由系列小棱镜构成的平板薄片透镜，这就是著名的“菲涅耳透镜”（见图1）。由于薄而轻，用材少，已在多学科、多领域得到应用，如眼科用薄片透镜、齿科照明灯、灯塔、教学仪器、太阳灶等等。菲涅耳透镜的缺点在于：其一，由于棱镜二面全部为平面，焦点为聚焦斑（如图2甲），聚集比远不如球面透镜高（如图2乙）；     

基于菲涅尔聚光的太阳能砷化镓电池热特性分析

以菲涅尔三级聚光器和三结砷化镓太阳电池芯片为研究对象,利用Trace Pro模拟菲涅尔高倍聚光条件下电池芯片表面的能流密度分布,并将结果导入ANSYS中作为三结砷化镓太阳电池芯片的边界条件。通过有限元模拟了电池芯片的温度和热流分布,并利用热-结构耦合分析法,得到了电池芯片的热应力分布。结果表明:三级聚光器能有效提高聚焦光斑能量均匀性、增大系统接收角,从而降低热应力,提高光伏系统的整体性能。     

消除复合抛物面聚光器二次反射的设计研究

建立未截短的原复合抛物面聚光器(CPC)、1/2截短CPC以及消除二次反射设计CPC的数学模型,根据光线追踪法和蒙特卡罗法,在几何聚光比为2~10内,计算CPC高度与出射光孔宽度的比值,并依据该比值分析CPC的经济性,计算CPC最佳均匀面上的非均匀度和最大辐照度,进而分析CPC聚光均匀性.结果表明:在相同几何聚光比下,消除二次反射设计CPC的经济性和聚光均匀性最好.     

斯特林发动机的绝热分析

用绝热分析法建立并模拟了斯特林循环的理想绝热模型,仿真结果显示,增大循环压力能提高斯特林发动机的做功能力,这为以后建立非理想绝热模型和节点分析模型奠定了基础.     

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。     

碟式斯特林发动机的研究进展

太阳能的利用和斯特林发动机的研发符合目前解决全球能源危机问题的需要。对斯特林热机的发展过程和循环工作原理进行了总结,综述了国内外对于碟式斯特林发电技术的应用现状,归纳了碟式斯特林发电系统中太阳光跟踪控制系统、接收器聚热技术、斯特林发动机功率控制技术和斯特林发动机密封技术等关键技术的研究成果和应用现状,总结并展望了碟式斯特林发电技术的发展重心,为进一步的研究工作提供参考。     

具有二次聚光器的新型大开口槽式太阳集热器设计与光学性能分析

针对大开口和更高运行温度的槽式太阳能热发电系统,提出一种可实现高聚光比、低辐射热损及能流密度均匀的新型槽式太阳集热器,即在集热管内放置外壁具有太阳选择吸收膜层和内壁具有反射膜层二次聚光器的大开口槽式太阳集热器。建立圆弧为微元段的自适应设计新方法,提出3种典型的二次聚光器面型,利用蒙特卡洛光线追迹方法仿真新型集热器的能流密度分布特性,验证该光学仿真方法,分析影响集热器光学性能的各种因素。结果表明,该集热器可显著提升集热效率。     

斯特林发动机功率控制系统设计

基于Matlab的建模仿真,采用PID调节,设计一种斯特林发动机功率控制方法,对GPU-3β型斯特林发动机以改变压力的方式进行功率调节.根据20组实际数值模拟出传递函数,模拟的数据与真实数据对比符合度高于99％.输入压力值通过传递函数计算得到实际的输出功率,调节输入压力值,输出结果随之改变.结果表明运用闭环负反馈和PI...     

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。     

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。     

斯特林发动机的等温模型分析

阐述了用等温分析法研究了热源温度、死区容积比、回热器有效性及热源温差和冷源温差等五个因子对斯特林发动机性能的影响.研究结果表明:发动机的性能随热源温度的增加而提高,热源温度越高,这种关系越弱;由于各种损失的存在,死区容积比有最佳值;回热器有效性是影响发动机性能的一个重要因子,提高回热器的有效性,是提高发动机性能的一个有...     

二次反射多碟太阳能聚光器设计与性能分析

设计一种小规模的光线向下式焦点固定的多碟聚光集热系统,其特点是焦点固定,光线向下汇聚,吸热器开口向上,并提出该系统的追踪方式。通过对一次镜场和二次反射镜的分析和优化设计,使设计工况下吸热器入口的平均能流密度达到420 kW/m²,光学效率为87.4%,可为实现光线向下式焦点固定聚光系统的发展和优化提供技术方案。     

基于菲涅尔透镜聚光的遮阳伞温差发电系统

为了使太阳能可以得到更加充分的利用,设计了一种应用在大型遮阳伞上的半导体温差发电系统。本设计运用半导体材料的塞贝克效应,利用半导体温差发电片进行发电,通过菲涅尔透镜的聚光作用来为半导体温差发电片的热端加热,采用水冷的方式为其冷端散热,并用蓄电池储存半导体温差发电片所产生的电能。通过实验,得到了菲涅尔透镜与温差发电片的相对布置距离以及冷却水流速对温差发电片输出功率的影响。     

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...     

基于相干分析的斯特林发动机噪声源识别

采用近场测量法,绘制了某斯特林发动机表面的噪声等值线图,对关键部位的振动和噪声信号作了相干性分析。实际应用表明,相干性分析用于斯特林发动机的噪声源识别是可行的,具有工程实用价值。     

曲柄转角对太阳能斯特林发动机性能的影响

基于斯特林发动机理想绝热分析法,对GPU-3β型斯特林发动机内部交变流动和换热过程进行数值模拟,获得不同腔体压力、容积、质量流量、循环功等参数的变化规律。结果表明:随着曲柄转角θ逐渐增大,工质的压力、容积曲线呈现先减小后增大的变化趋势,当θ=150°时,膨胀腔温度T_e和压缩腔温度T_c均达到最大值:1024 K和450 K;当θ=90°时,回热腔内换热量Q_r达到最大值为650 J;膨胀腔循环功W_e与总循环功W的变化趋势一致,呈现正弦规律变化。对比理想绝热模型与Schmidt模型,表明绝热模型能真实反映斯特林发动机中工质热流规律。采用多目标遗传算法对循环功和无因次功进行优化,获得最优解集为60 kW和1.44。     

两次反射的多镜面太阳能聚光器设计方法探讨

针对抛物面聚光器因受光器阻挡造成的聚光不均匀、加工难度大、不能使用直射光线、占地面积大等缺陷,提出了一种使用两次反射的多平面镜聚光器,给出了单镜面的面积计算方法和太阳能电池表面积接收的光强达到最佳光强的镜面数量计算方法,并分析了太阳能聚光器的跟踪控制方式。仿真试验结果表明,采用这种方法太阳能电池可接收额定光强的5倍左右太阳能辐射,可以在太阳能电池标准配置下大大提高光伏系统的输出功率。