专利信息

专利信息ＣＰＣ聚光式太阳能自动开水器本实用新型为一种可自动运行的全天候太阳能开永器，它可以固定安装或仅需季节性调整角度，具有较高聚光比和热效率。本品包括：１．由内部通水的管式接受器和反射器组件组成的ＣＰＣ聚光型中温集热器；２．自动排开水及补水装置；３...     

新型V形接收体复合抛物面聚光器性能分析

复合抛物面聚光器中的接收体多为翅片式玻璃真空管,该接收体不适合对气体介质进行聚光集热。文章设计了新型V形接收体复合抛物面聚光器,通过在单层玻璃管中嵌入V形不锈钢板,实现了聚焦太阳能的光热转化,提高了空气介质的温度。文章利用光学仿真软件对复合抛物面聚光器内光线的传播情况进行了模拟计算,并在实际天气条件下,测试了不同空气流速对V形接收体出口温度的影响,研究了聚光器内封闭空腔和玻璃盖板的温度变化趋势,通过计算得到了复合抛物面聚光器的集热效率。分析结果表明:接收体出口温度随着空气流速的减小而升高,当空气流速由3.03 m/s减小至1.03 m/s时,接收体出口最高温度由44.13℃升高至70.9℃;复合抛物面聚光器集热效率随着空气流速的增大而增大,当空气流速由1.03 m/s增大至3.03 m/s时,复合抛物面聚光器平均集热效率增加了47.91%。     

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。     

空气式PCM太阳能热泵供暖系统实验研究与分析

为实现太阳能高效利用,将相变储能材料(PCM)、空气式太阳能集热器和热泵系统结合,设计了空气式PCM太阳能热泵供暖系统,并对该系统的运行模式进行研究和理论分析。结果表明,在四种不同运行工况下,室内平均温度均可维持在298 K,可满足采暖需求;平均太阳能辐射强度为556.7 W/m~2时,集热器可为室内持续供暖10 h,日平均集热效率可达36.4%;相变储能芯储存的热量可维持热泵高效运行4 h,热泵的平均能效比(COP)可达3.1;阴雨天热泵可提供室内总供热量的92.6%,平均COP为2.6。系统整体运行稳定,节能效果显著。     

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。     

直径17.70 m抛物碟式聚光装置的设计与研制

设计并建造直径17.70 m的碟式聚光装置,抛物镜面焦距为9.49 m,采光面积204 m~2。结合25 kW碟式聚光装置的研制经验,对聚光装置的部分结构进行新尝试,包括镜面单元采用铝蜂窝板基体,高度角机构采用下置式,镜面单元安装采用激光定位等。研制水冷平面接收靶,在视日跟踪状态对聚光装置焦平面的聚焦光斑进行测试,验证镜面单元安装及视日跟踪的有效性。配置S260型斯特林发电系统,运行表明DS-CSP系统的净输出功率与太阳直射辐照度(DNI)基本呈正线性比例关系,数据中DNI最大值为761 W/m~2,此时DS-CSP系统的净输出功率可达40.5 kW(测试时有效采光面积200 m~2),其光热转换效率为26.6%。     

漏斗式二级复合抛物面太阳能聚光器的优化设计

构造了一种由二级复合抛物面(CPC)叠置组成的漏斗式太阳能聚光器,对其性能进行了讨论.为改善第二级CPC的最大聚光角,重点对其进行了变尺寸设计,理论导出了各参数间的关系,给出了最优参数范围.指出,在合理配置第二级CPC各设计参数的条件下,其最大聚光角可达30°～35°,有效地增加了整体光漏斗的导光率和最大聚光角.在实际天气条件下,对一个实际二级复合抛物面太阳能聚光器进行了实验测试,给出了不同入射角条件下系统的导光性能曲线,对实验结果进行了讨论,指出了改进方向.     

可用于建筑采暖的槽式复合抛物面聚光器光热特性研究

文章针对太阳能建筑采暖系统集热面积大、换热介质抗冻能力差的问题,设计了一种新型的槽式复合抛物面聚光建筑采暖系统,并分析了该系统中槽式复合抛物面聚光器的聚光原理。文章还建立了槽式复合抛物面聚光器的三维模型,而后利用光学仿真软件分析该聚光器的聚光性能,并搭建试验台研究空气流速对该聚光器光热转化效率的影响。分析结果表明:在光线入射偏角为10°的条件下,当接收体中心与聚光器底部的间距为90 mm时,槽式复合抛物面聚光器的光线接收率和聚光效率最优,分别为65.54%和60.25%;在实际天气条件下,槽式复合抛物面聚光器光热转化效率随空气流速增加而升高,当空气流速为4 m/s时,该聚光器的光热转化效率达到最大值,为76.73%。     

蜂窝结构太阳能开水器

一般平板型太阳能热水器通常只能产生50℃左右的热水。能不能利用太阳能生产开水呢?当然能!目前国内研制和应用的真空管集热器及各种聚光式集热器(包括太阳灶),便是能将水加热到100℃以上的装置。然而这些集热器比平板型热水器的成本高得多,工艺也较复杂。浙江大学热工教研室太阳能热利用研究组经过几年的努力,研制出一种“蜂窝结构太阳能集热器”,并于1982年底通过了技术鉴定。这种集热器以一般平板太阳能热水器为基础,加上蜂窝结构而组成,共价格比一般平板型热水器只增加20%左右。它虽不聚光,但结构简单、运行方便。当水加热到100℃时,还有约25—30%的热效率。     

基于碟式聚光的太阳能盘管吸热试验与模拟

为开发适合太阳能布雷顿循环的压缩空气吸热器,利用碟式聚光系统,在实际太阳辐射下研究盘管式空气吸热器运行特性。试验表明,压缩空气出口温度可达800℃以上,最高热效率达到61.2%,最大吸热功率为30.6 kW。利用Fluent建立吸热器的三维稳态模型,获得吸热器内的温度分布,指出减小采光孔尺寸,可大幅降低吸热器的辐射和对流损失,将吸热效率从56.8%提高到75.8%。建立吸热器的一维瞬态模型,阐明实际太阳辐射波动条件下吸热器的瞬态运行特性,模拟结果与试验结果的最大平均相对误差为10.7%,结果可为太阳能布雷顿循环系统的高温气体吸热器的设计与运行提供重要参考。     

聚光式太阳灶制作方法

聚光式太阳灶是利用旋转抛物反射面将太阳辐射能汇聚到炊具上,实现炊事作业的装置。 1太阳灶的主要设计参数 1.1采光面积 　　采光面积可用下列公式计算： S=N/Iη 式中 S--采光面积, m2; 　　 N--功率,为 700～ 800 W/m2; I--太阳辐射强度,为 700 W/m2; η--太阳灶平均热效率,为 50％。 1.2焦距 (f值 )　　一般太阳灶的焦距常取 0.6～ 0.8 m。 1.3焦面直径 　　焦面直径以 8～ 10 cm为宜。 2太阳灶的制作 2.1制刮板 　　利用抛物线方程 y2=x2/4f,在坐标纸上依次标出相应 x值的 y点坐标值,再用曲线板连接各点成抛物线。要…     

基于复合抛物面的新型三维光伏聚光器

为提高太阳能电池的输出功率,设计了一种基于复合抛物面的矩形出口三维聚光器。运用光迹追踪软件,对传统二维槽式聚光器及新型三维聚光器的工作性能进行了比较。仿真显示,当光线的入射角在聚光器接收范围内时,新型三维聚光器具有大于90%的聚光效率和较高的聚光比。将接收半角为35°的三维聚光器应用于多晶硅太阳能电池上,在太阳辐照度为400 W/m2的情况下,电池最大输出功率可达到非聚光的2.25倍。     

基于槽式聚光反射装置的太阳集热器件性能实验研究

利用槽式太阳能聚光反射装置,对两种太阳能真空管集热器和CHAPS平板集热器进行了以水为流动工质的性能试验,实测系统热效率及温度.对真空管进行了为N2流动工质的实验.实验表明,以水为工质时,采用聚光式太阳能真空管及CHAPS平板集热器,系统具有较好的热转换效率,达70%～80%.当水流量低于0.0046kg/s时,水容易加热至沸腾状态.用真空管对N2进行加热,可使气体温度达450～500℃,但加热气体时的热效率较低,在32%以下.     

秸秆压块户用采暖装备设计与性能测试

为解决当前秸秆压块燃料采暖炉存在的燃烧不稳定、燃烧效率和热效率低、封火或低温缺氧燃烧情况下焦油生成量大等问题,设计了一种具有自动送料功能的秸秆压块采暖装备,自动送料装置能够实现12 h连续稳定输送块状燃料(输送量为2.5~3.5 kg/h),彻底取消了采暖炉夜间封火工艺,解决了炉内燃烧不稳定问题;采暖炉双燃烧室结构实现了秸秆压块燃料的分区燃烧和低温燃烧,有效防止焦油凝结和灰分结渣,降低污染物排放。经计算,反平衡综合热效率高达80.11%。反算得体积热强度为247.3 k W/m~3,炉排热强度为167k W/m~2,故推荐分区燃烧生物质采暖炉体积热强度为200~300 k W/m~3,炉排热强度为150~200 k W/m~2。研究结果可为北方农村地区秸秆压块采暖装备的设计和应用提供参考。     

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%。     

多级回热式小型太阳能海水淡化系统的性能优化研究

以由4个集热/回热单元组成的小型集约化多级回热式太阳能海水淡化为研究对象(集热采光面积为2.31m~2),研究该系统在高压和常压状态运行工况下的淡水制水量和太阳能利用率。通过实际的运行实验数据比较天气情况、季节变化、最高集热温度、运行蒸汽压力设定等系统运行参数对系统整体的制水量、系统总效率集热和回热性能的影响。实验结果显示,该装置单位集热面积的制水量最高可达2.14 kg/(h·m~2),制水性能系数最高为2.5,总效率最高为1.35,系统各项性能较为优越。     

热管式真空管太阳能开水器

利用太阳能烧开水并非是一件新鲜事。但是,通常是用太阳灶和聚光型太阳能集热器将水烧开的。这是因为聚光器可以把低密度的阳光变成高密度的阳光集中在一个面积较小的收集器上(壶、锅等),获得较高的温度,同时可减少热损面积。近年来随着太阳能真空集热管制作技术水平的提高,为开发真空管太阳能开水器创造了条件。     

配有三根真空管和CPC的太阳能开水器的性能分析

本文先利用光线跟踪法计算了配有三根真空管和复合抛物面集热器（即ＣＰＣ）的太阳能开水器各构件在不同太阳辐射入射角下吸收光能的情况,给出了计算结果,并对计算结果的合理性进行了分析。在此基础上进一步分析了一些参数的变化对三根真空管内管吸收光能之和的影响。研制出了实验装置,并进行了实验研究,给出了该太阳能开水器的效率方程。     

复合抛物面聚光太阳能PV/T系统的实验研究

设计并搭建了CPC低倍聚光太阳能PV/T单通道空气系统实验台,对不同工作环境下聚光PV/T系统的热电性能进行了实验研究。实验研究结果显示:在聚光条件下,系统的各表面温度随光照强度的增加而升高,随下部通道入口空气流速的增加而降低。聚光PV/T系统的最大输出功率可达到60W,比对应相同电池面积平板系统最大输出功率高20W。聚光PV/T系统的各效率随光照强度增加而增大,系统的最大电效率为11%,最大热效率为70%,最大火用效率为16%,比单纯发电时最大火用效率提高约5%。实验获得了一批新的有价值的实验数据,为聚光太阳能光伏光热系统的进一步研究提供了依据。     

复合抛物面聚光光热光电耦合供能装置性能研究

鉴于非跟踪复合抛物面聚光器光线接收率受入射偏角影响较大,设计一种复合抛物面聚光光热光电耦合供能装置,通过在复合抛物面聚光器入光口增设板背相对的双面光伏组件,将逸出光线再次接收以实现电能输出,利用光学仿真软件对该装置光学性能进行理论分析,对比研究光线入射偏角对装置光线接收率的影响机理,基于光学计算结果,搭建复合抛物面聚光光热光电耦合供能装置性能测试实验台,在晴好天气下,探究接收体形状对装置空气介质温升、光热转化效率、腔内温度等的影响,分析光伏组件随运行工况的变化规律。结果表明,相比于传统复合抛物面聚光器,入射偏角α对该装置光线接收率影响较小,α=12°时装置光线接收率为97.5%,比同尺寸参数复合抛物面聚光器光线接收率增加了47.73%,空气流速为2.87 m/s时,内嵌米字型接收体装置的最大进出口温差为14.6℃,比内嵌网状接收体时高4℃,光线正入射时,两者的平均光热转化效率分别为77.27%与61.28%;2号光伏组件的最大发电功率为0.77 W,比1号光伏组件增加45.28%,该技术对于提高非跟踪复合抛物面聚光装置综合性能具有参考价值。