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%。     

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%。     

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%。     

接收体对太阳能建筑采暖用聚光器性能影响

针对液体循环介质太阳能建筑采暖系统存在的夏季过热、投资成本高、占地面积大等问题,搭建空气集热太阳能槽式复合抛物面聚光建筑采暖系统,理论分析和试验测试聚光器中单层玻璃管内不同位置平板接收体对聚光器性能的影响,在此基础上,将平板接收体优化为等边三角形接收体,在实际天气条件下,测试不同空气流速对集热器进出口温差、腔内温度、集热效率等的影响。结果表明,晴天正入射时,α=0°布置的平板接收体两侧平均温差为0.5℃,平均集热效率为55.49%,比α=90°时聚光器平均集热效率增加了32.32%;当空气流速为1.03 m/s时,采用等边三角形接收体的聚光器进出口平均温差为53.9℃,腔内温度为50.4℃,比环境温度高28.8℃;当空气流速为3.03 m/s时,聚光器集热效率为70.76%。     

槽式复合多曲面聚光集热器光热性能研究

对跟踪精度要求高是限制太阳能聚光集热器规模化应用的因素之一,为此对一种新型非追日槽式复合多曲面聚光集热器光热性能进行光学仿真和测试分析,利用TracePro软件模拟研究入射偏角对该聚光器光学性能的影响,并在实际天气下测试分析运行工况对该聚光器接收体出口温度、瞬时集热量等热性能的影响,同时分析玻璃盖板对减小该聚光器散热损失的作用,结果表明:对应实际运行情况,该聚光器的光线接收率与聚光效率均随时间的延长先增大后减小,且在光线正入射时达到最大值,分别为96.00%与72.69%。当空气流速为3.1 m/s时,聚光器接收体出口空气温度、瞬时集热量与太阳辐照度的变化趋势一致,在晴天运行时的平均值分别为43℃与448.3 W,分别比多云天时增加4.4℃和53.1 W,且该聚光器在晴天运行时的平均光热转化效率为50.5%。此外,敷设玻璃盖板的聚光器运行时散热温差比未敷设玻璃盖板时降低19.3℃,研究结果可为非追日复合多曲面聚光器的应用提供参考。     

复合抛物面槽式光伏聚光器性能研究

文章提出了一种复合抛物面槽式光伏聚光器,介绍了该聚光器的工作原理,利用Solidworks软件对其进行三维建模,并通过光学仿真软件对不同入射偏角、光伏组件不同安装位置时接收体表面的光线接受率和聚光效率进行计算。该课题组搭建了复合抛物面槽式光伏聚光器试验台,对该光伏聚光器的输出电功率进行了测试和对比分析。结果表明:当复合抛物面槽式光伏聚光器径向入射偏角的变化范围为0~7°时,光线接受率为99.35%~60.49%;聚光效率随轴向入射偏角的增大呈线性降低的变化趋势;光线接受率和聚光效率随光伏组件与入射光之间夹角的增大而降低;在自然天气条件下,复合抛物面槽式光伏聚光器的输出电功率约为相同测试条件下平板光伏组件的2倍。     

非对称槽式抛物面聚光器的仿真与性能研究

基于光学成像原理,设计了一种由两个不同抛物面组合而成的、适于在太阳能中低温集热领域应用的新型非对称槽式抛物面聚光器。文章介绍了该聚光器的工作原理,并在计算机上三维建模,利用光学分析软件计算了其中所安装的圆管型接收器和平板型接收器的光学效率,分析了接收器上的光线接收率随入射偏角的变化趋势。研究结果表明,新型非对称槽式抛物面聚光器在入射偏角为6°时,圆管型接收器表面的光线接收率达到71%;在最大尺寸条件下,圆管型接收器的接收效果优于平板型接收器;实际测试所得的装置聚光热效率为34%。     

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%。     

应用于聚光发电的复合抛物面聚光系统性能仿真研究

构造了一种新型可应用于太阳能聚光发电的复合抛物面聚光器,根据实际尺寸在SolidWorks软件中建模,利用光学分析软件对其进行了光线追迹分析;研究了随入射偏角的变化,太阳电池接受体上接收入射光的变化情况;通过仿真计算模拟,直观地看到了光束在太阳能电池上所形成的焦斑形状、位置和能量分布随入射偏角的变化趋势。模拟计算结果表明,聚光器有效聚光比约为2.61,在测试范围内随着入射偏角增大太阳能电池表面聚焦光斑强度分布渐趋均匀,结论可为槽式太阳能聚光光伏发电的设计和优化提供参考。     

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。