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。     

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℃。     

跟踪式CPC热管真空管集热器聚光及集热特性

将曲柄连杆单轴跟踪技术与CPC(复合抛物面聚光器)热管真空管太阳集热器集成,研制一套聚光比为2.3的跟踪式CPC集热器。基于Trace Pro光学软件模拟其跟踪模式下的聚光行为,并对不同跟踪模式下的集热特性进行实验研究。模拟得到横向投影角θt是影响CPC集热器光学性能的主要因素,θt为-23.5°~23.5°时,入射角修正因子(IAM)达到0.95~1.14;跟踪可有效缩小θt,将光学效率提高30%以上;采用三点式间歇跟踪即可获得高于60%的光学效率。实测集热效率分布和光学效率模拟值趋势一致,系统跟踪时高效集热时间为固定式的2.7倍,平均集热效率达到固定式的2.1倍。集热效率归一化线性良好,效率截距为52%,和光学效率模拟值偏差小于12%,佐证了模拟分析结果。     

新V型内聚光CPC热管式真空管集热器的热性能

基于圆管型复合抛物聚光器(CPC)的研究,由于接受体和CPC反光板之间存在缝隙而造成大量漏光损失,设计了一种可以减少漏光损失和热损的新V型CPC反光板,并综合利用热管式真空管集热器的优越性,开发出一种新V型内聚光CPC热管式真空管集热器。首先给出了其设计结构,并对其进行传热分析,推导出该型集热器的集热效率、总热损系数的计算方法,再进行室外动态性能试验,测定了它的效率曲线,试验结果与理论计算值较符合。     

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。     

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。     

国产直通式太阳集热管性能研究

采用某国产直通式太阳集热管(中温集热系统核心部件),搭建435 m~2微弧菲涅尔聚光集热系统。建立该集热管一维稳态传热模型;分析热损失随真空度、金属管内壁与环境的温差和风速的变化规律;考察太阳辐照度、聚光比以及导热油流量对集热效率的影响;对集热效率进行实验测试。结果表明:模型计算值和实验值偏差小于2%,可用于传热性能预测。真空度和温差是影响热损失的主要因素,应保持气体压力小于0.013 Pa;通过非线性回归建立温差和热损失的关系式。聚光比为25,太阳直接辐照度为625 W/m~2时,集热效率达到55.4%;合适的操作流量为3.5 m~3/h。集热温度低于200℃时,该集热管的集热性能与UVAC3相当,可用于太阳能中温热利用领域。     

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。     

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。     

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。     

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.     

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%。     

圆柱型碟式太阳能接收器聚光集热耦合实验研究

太阳能热发电系统中聚光、集热协同进行,聚光太阳能能流极不均匀,对能量转换效果有较大影响。为避免太阳直射辐照度的变化对实验结果的影响,采用碟式聚光器和圆柱型接收器,搭建了两套结构一致的实验系统,同时开展聚光和集热实验,提高了实验数据的准确度。接收器采光口能流分布是聚光和集热效率研究的基础,利用水冷式能流密度传感器,在接收器集热实验时同步测量了接收器采光口能流密度分布,通过面积剖分,得到接收器入射能流。开展集热实验,分析了太阳能直射辐照度和工质流量变化对系统集热效率的影响。研究结果表明:随直射辐照度增加,系统入射功率、输出功率和接收器采光口截获功率不断增加,但上升趋势逐渐变缓;聚光器聚光效率、接收器热效率、系统总热效率均呈下降趋势,且斜率逐渐变缓;随着传热工质流量增加,接收器腔内壁面温度下降且温度场梯度变小,减少了接收器热损失,系统输出功率不断加大,总热效率不断提高。     

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。     

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。     

非对称Lens-walled CPC设计与光学性能模拟研究

提出一种新型的可与建筑南墙固定结合的非对称Lens-walled CPC,充分利用全反射、折射及镜面反射特性,在保证一定聚光比条件下,获得较大的接收角及较高光学效率。通过软件模拟,对其光学性能进行分析,并与非对称镜面CPC进行光学对比。研究结果表明,非对称Lens-walled CPC与建筑相结合优势明显,是聚光太阳能利用与建筑相结合的有效途径之一。     

复合抛物面聚光器（CPC）在光伏/热太阳能系统中的应用及实验

为研究复合抛物面聚光器(compound parabolic concentrator,CPC)在光伏/热(PV/T)太阳能系统中的应用特性,分析CPC-PV/T集热器内部的热传输机理,建立CPC-PV/T太阳能系统的光热、光电能量转换理论。并对系统的光热、光电转换特性进行研究,结果表明,CPC型聚光器在PV/T系统中的应用,一定程度上会导致系统光热转换性能的降低,但能有效提高系统光电转换效率。另外,设计无聚光PV/T太阳能系统样机和CPC型聚光PV/T太阳能系统样机,并对2种样机的光热、光电特性进行测试及对比分析。其中,CPC-PV/T样机的热效率为39.6%、输出电效率5.4%,无聚光PV/T样机热效率为44%、输出电效率仅为4.1%,实验结果与理论分析结果一致。     

非跟踪低倍聚光热管式真空管集热器的实验研究

太阳能是一种取之不尽用之不竭的清洁能源,但存在分散性强、能量密度低、不稳定等特点,因此为了得到高能量密度和稳定的能量供应,需要解决聚光和储能两大问题。针对这两个问题,本文采用非跟踪低倍聚光的集热器和保温效果良好的储热油箱,提出了一种非跟踪低倍聚光热管式真空管集热器;基于几何光学原理,模拟了热管式真空管和半圆聚光器的不同放置方式和位置的聚光效率,制作了半圆形聚光热管式真空管集热器系统,选择了合适的储热油箱并进行了保温效果的理论计算;最后对该系统进行了集热性能测试实验。实验结果表明,在半圆形聚光器的聚光下,系统的瞬时效率截距为0.66,热损系数为2.53 W/(m2•℃)。该系统完全能够满足人们的日常生活用热的需求,具有良好的应用前景。     

应用于设施农业土壤供热系统的复合多曲面聚光器的聚光集热性能研究

文章通过仿真模拟和试验测试,分析了光线入射偏角对复合多曲面聚光器聚光集热性能的影响。首先,建立了聚光器三维模型;然后,利用光学仿真软件对该聚光器进行光线追迹和光学性能计算,并根据计算结果分析了径向、轴向入射偏角对该聚光器光线接收率、聚光效率等的影响;最后,基于光学计算结果,搭建复合多曲面聚光器光热性能试验台,并根据测试结果研究了该聚光器在实际天气条件下运行时的聚光集热性能。分析结果表明:当径向入射偏角小于14°时,该参数对复合多曲面聚光器的光线接收率和聚光效率影响较小;当径向入射偏角为20°时,该聚光器的光线接收率和聚光效率分别为46.50%,39.49%;此外,该聚光器的光线接收率和聚光效率均随着轴向入射偏角的变化呈现出对称的变化趋势,当轴向入射偏角为20°时,该聚光器的光线接收率和聚光效率分别为87.94%,74.50%;在晴天条件下时,该聚光器出口处空气温度的变化趋势与太阳辐照度一致,正午时,该聚光器出口处空气温度最高,可达到46.9℃;测试期间,该聚光器的最大瞬时集热量和光热转化效率分别为411.54 W,42.38%。