太陽(yáng)能菲涅爾線聚焦集熱器與中溫蓄熱裝置研究

【摘要】：本文針對(duì)太陽(yáng)能中溫集熱技術(shù)和應(yīng)用需求,圍繞菲涅爾線聚焦集熱器以及蓄熱裝置進(jìn)行研究。論文設(shè)計(jì)構(gòu)建了一種線聚焦菲涅爾太陽(yáng)能集熱器,分析了菲涅爾線聚焦集熱器熱損失系數(shù)以及集熱效率。利用Tracepro計(jì)算表明,所研究的菲涅爾線聚焦集熱器最大光學(xué)效率為75.5%;針對(duì)此類集熱器建立了菲涅爾柱面鏡的光線蹤跡法模型,得到柱面鏡寬度、吸收器高度、光斑寬度、光斑能量密度分布之間的優(yōu)化關(guān)系;搭建了14.4m2菲涅爾線聚焦集熱器測(cè)試平臺(tái),測(cè)試實(shí)際光學(xué)效率為55.7%,150℃時(shí)的集熱效率為36.6%,單位長(zhǎng)度吸收器熱損失系數(shù)為110.0W/m。 論文還針對(duì)集熱溫度在80～250℃之間的蓄熱需求,研究了包括石英砂與鋼砂混合材料顯熱蓄熱、KNO_3/LiNO_3共晶鹽、季戊四醇(PE)/三羥基乙烷(PG)固固相變材料等,其中利用成型膨脹石墨制取PE/PG復(fù)合材料使其導(dǎo)熱性能增加6倍以上?？紤]加工工藝等問(wèn)題,采用石英砂和鋼砂的混合材料作為蓄能材料,結(jié)合蛇形盤管換熱器設(shè)計(jì)加工了2kWh的蓄能裝置,并連接菲涅爾與槽式集熱器進(jìn)行測(cè)試。以火用效率、熱效率以及集熱效率為指標(biāo),建立相應(yīng)模型得到以下結(jié)論:集熱蓄能裝置充放熱的綜合熱效率為81.3%,火用效率為52.3%,蓄熱體積與集熱器面積之比在80L/m2時(shí)為最優(yōu)值。上述結(jié)論對(duì)于工業(yè)中太陽(yáng)能中高溫應(yīng)用具有指導(dǎo)價(jià)值。 【關(guān)鍵詞】：中溫 菲涅爾線聚焦 相變材料 顯熱蓄熱 火用效率
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(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5-6
• ABSTRACT6-8
• 目錄8-10
• 符號(hào)說(shuō)明10-11
• 第一章 緒論11-20
• 1.1 研究背景及意義11-15
• 1.1.1 工業(yè)能耗概述11-12
• 1.1.2 太陽(yáng)能中溫?zé)崂眉夹g(shù)12-14
• 1.1.3 國(guó)內(nèi)外太陽(yáng)能工業(yè)熱利用應(yīng)用及意義14-15
• 1.2 研究現(xiàn)狀及存在問(wèn)題15-18
• 1.2.1 菲涅爾線聚焦集熱器研究與應(yīng)用現(xiàn)狀15-16
• 1.2.2 太陽(yáng)能蓄能材料的研究與應(yīng)用現(xiàn)狀16-17
• 1.2.3 存在問(wèn)題17-18
• 1.4 本文主要內(nèi)容18-20
• 第二章 菲涅爾線聚焦集熱器設(shè)計(jì)20-40
• 2.1 菲涅爾線聚焦集熱器20-22
• 2.1.1 菲涅爾線聚焦集熱器設(shè)計(jì)20-21
• 2.1.2 菲涅爾線聚焦集熱器參數(shù)設(shè)置21-22
• 2.2 菲涅爾線聚焦集熱器部件設(shè)計(jì)22-32
• 2.2.1 菲涅爾集熱器—鏡場(chǎng)布置22-29
• 2.2.2 Tracepro 光學(xué)分析29-31
• 2.2.3 集熱器單軸跟蹤系統(tǒng)31-32
• 2.3 菲涅爾線聚焦集熱器效率32-39
• 2.3.1 菲涅爾集熱器光學(xué)效率32-35
• 2.3.2 吸收器熱損失系數(shù)35-38
• 2.3.3 菲涅爾線聚焦集熱器效率38-39
• 2.4 總結(jié)39-40
• 第三章 菲涅爾線聚焦集熱器測(cè)試40-47
• 3.1 菲涅爾線聚焦集熱器構(gòu)建40-42
• 3.2 菲涅爾線聚焦集熱器測(cè)試系統(tǒng)42-43
• 3.3 菲涅爾線聚焦性能測(cè)試43-46
• 3.3.1 空曬性能43-44
• 3.3.2 效率與熱損失曲線44-46
• 3.4 本章總結(jié)46-47
• 第四章 蓄能材料測(cè)試47-60
• 4.1 鋼砂與石英砂混合顯熱蓄能材料47
• 4.2 KNO_3/LiNO_3 熔融鹽材料47-51
• 4.2.1 制備KNO_3/LiNO_3 混合材料48-49
• 4.2.2 KNO_3/LiNO_3 混合物相變溫度測(cè)試49-50
• 4.2.3 相變換熱測(cè)試50-51
• 4.3 季戊四醇(PE)和三羥基乙烷（PG）固固相變材料51-59
• 4.3.1 固固相變材料季戊四醇（PE）與三羥基乙烷（PG）51-52
• 4.3.2 PE 與PG 混合材料制備與測(cè)試52-55
• 4.3.3 復(fù)合相變材料制備與測(cè)試55-59
• 4.4 本章總結(jié)59-60
• 第五章 帶蓄熱的太陽(yáng)能中溫集熱裝置及其優(yōu)化60-68
• 5.1 鋼砂與石英砂蓄能裝置60-63
• 5.1.1 顯熱蓄熱換熱裝置60
• 5.1.2 顯熱蓄熱裝置測(cè)試60-63
• 5.2 鋼砂與石英砂混合顯熱蓄能裝置數(shù)學(xué)模型63-64
• 5.3 集熱蓄熱裝置優(yōu)化64-66
• 5.4 本章總結(jié)66-68
• 第六章 結(jié)論與展望68-70
• 6.1 研究結(jié)論與創(chuàng)新點(diǎn)68-69
• 6.2 工作展望69-70
• 參考文獻(xiàn)70-73
• 致謝73-74
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄74

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