槽式太陽能集熱器熱性能分析與實(shí)驗(yàn)

【摘要】：太陽能作為一種新能源，理論上取之不盡，并且清潔無污染，正越來越受到人們的關(guān)注。太陽能發(fā)電包括光伏發(fā)電和光熱發(fā)電兩種形式，是太陽能利用的重要途徑。目前光伏發(fā)電已經(jīng)有較廣泛的應(yīng)用，但仍存在效率較低和成本較高等問題。太陽能光熱發(fā)電因其在大規(guī)模并網(wǎng)發(fā)電方面的優(yōu)勢而日益受到重視。太陽能光熱發(fā)電按其集熱形式主要有槽式、塔式和碟式三種，其中槽式太陽能熱發(fā)電技術(shù)最為成熟，國外已有商業(yè)化應(yīng)用。 槽式太陽能集熱器是槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)的主要部件，作用是將太陽能轉(zhuǎn)化為熱能，因此槽式集熱器性能的優(yōu)劣直接影響太陽能熱發(fā)電站整體效率和成本。同時(shí)，在槽式集熱器中存在輻射、導(dǎo)熱和對(duì)流等多種傳熱過程，且其傳熱過程在空間和時(shí)間上都具有顯著的非均勻特性。因此開展槽式集熱器熱性能的理論與實(shí)驗(yàn)研究具有重要的學(xué)術(shù)意義和應(yīng)用價(jià)值。本文的工作主要包括以下三個(gè)方面： 建立了槽式太陽能集熱器的傳熱模型，計(jì)算了不同太陽輻射強(qiáng)度，工質(zhì)入口溫度和流量等工況下，集熱器的熱效率以及集熱工質(zhì)出口溫度的變化規(guī)律，對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了非線性擬合，得到了集熱器效率、工質(zhì)出口溫度的計(jì)算關(guān)系式。 考慮集熱管表面熱流不均勻的情況，建立了非均勻條件下的槽式集熱器的傳熱模型，計(jì)算得到了集熱器性能隨各影響因素的變化規(guī)律。結(jié)果表明，環(huán)境風(fēng)速增加和流體入口溫度升高均導(dǎo)致集熱器性能降低；隨著太陽輻射強(qiáng)度、工質(zhì)流量、環(huán)境溫度等增加，集熱器性能得到提高。環(huán)境風(fēng)速和溫度這兩個(gè)因素對(duì)集熱器性能的影響相對(duì)較小，而太陽輻射強(qiáng)度、流體入口溫度和流量是影響集熱器性能的三個(gè)主要因素。 采用電加熱模擬的方式對(duì)槽式真空集熱管進(jìn)行了穩(wěn)態(tài)性能測試，得到了集熱管在不同管壁溫度和真空條件下的熱損失特性。結(jié)果表明真空集熱管在400℃左右的工作溫度下的熱損失為917.5W。該集熱管經(jīng)過多次加熱和降溫過程，集熱管各組件連接完好，尤其是玻璃和可伐合金連接部分未出現(xiàn)破壞，高溫選擇性吸收涂層也沒有明顯的性能衰減。 【關(guān)鍵詞】：槽式太陽能集熱器 非均勻熱流 真空集熱管 熱性能
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號(hào)】：TK513
【目錄】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 主要符號(hào)表8-9
• 1 緒論9-20
• 1.1 研究背景9
• 1.2 太陽能熱發(fā)電9-14
• 1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀14-18
• 1.4 本文的主要工作及意義18-20
• 2 槽式太陽能集熱器熱性能分析20-37
• 2.1 太陽輻射20-27
• 2.1.1 太陽輻射模型20-22
• 2.1.2 槽式聚光集熱器22-27
• 2.2 集熱器熱性能分析計(jì)算模型27-34
• 2.2.1 模型的建立27-32
• 2.2.2 模型的驗(yàn)證32-34
• 2.3 集熱器熱性能計(jì)算式的擬合34-36
• 2.3.1 輻射強(qiáng)度的影響34
• 2.3.2 入口溫度的影響34
• 2.3.3 工質(zhì)流量的影響34
• 2.3.4 擬合關(guān)系式驗(yàn)證34-36
• 2.4 本章小結(jié)36-37
• 3 非均勻熱流條件下集熱器性能分析37-45
• 3.1 計(jì)算模型37-41
• 3.1.1 模型的建立37-39
• 3.1.2 模型的驗(yàn)證39-41
• 3.2 分析與討論41-44
• 3.3 本章小結(jié)44-45
• 4 集熱管熱損失特性實(shí)驗(yàn)45-59
• 4.1 太陽能真空集熱管測試方法45-48
• 4.2 實(shí)驗(yàn)裝置48-50
• 4.2.1 系統(tǒng)介紹48-49
• 4.2.2 實(shí)驗(yàn)測試儀器49-50
• 4.3 數(shù)據(jù)處理與不確定度分析50-52
• 4.3.1 數(shù)據(jù)處理50-51
• 4.3.2 不確定度分析51-52
• 4.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論52-57
• 4.4.1 真空條件52-53
• 4.4.2 真空破壞條件53
• 4.4.3 末端損失修正53-55
• 4.4.4 端部損失修正55-56
• 4.4.5 集熱管發(fā)射率56-57
• 4.4.6 集熱管可靠性57
• 4.5 本章小結(jié)57-59
• 5 結(jié)論與展望59-61
• 5.1 結(jié)論59-60
• 5.2 展望60-61
• 致謝61-62
• 參考文獻(xiàn)62-66
• 附錄66
• A. 作者在攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文目錄66
• B. 作者在攻讀碩士學(xué)位期間參加的科研項(xiàng)目66

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