槽式聚焦太陽(yáng)能集熱器及其應(yīng)用研究

【摘要】： 槽式聚焦太陽(yáng)能集熱器作為中高溫集熱器的一種,能夠獲得較高的集熱溫度,可用于發(fā)電、制冷空調(diào)、采暖、海水淡化等生產(chǎn)和生活領(lǐng)域。傳統(tǒng)槽式太陽(yáng)能集熱裝置吸收器采用真空玻璃管結(jié)構(gòu),即內(nèi)管采用金屬管,管內(nèi)走加熱介質(zhì),金屬管外涂覆選擇性吸收涂層,再外面為玻璃管,玻璃管與金屬管間抽真空以抑制對(duì)流和傳導(dǎo)熱損失。由于玻璃和金屬封接膨脹系數(shù)不同,這種結(jié)構(gòu)的吸收器目前成本高,使用壽命較短,可靠性受到影響。本文提出一種腔體吸收器結(jié)構(gòu),不采用玻璃真空管結(jié)構(gòu),而通過(guò)輻射腔體換熱原理抑制吸收器輻射和對(duì)流損失,實(shí)現(xiàn)了較好效果。 論文對(duì)可利用于槽式聚焦型太陽(yáng)能集熱器的4種腔體式吸收器做了較詳細(xì)的分析,這四種腔體結(jié)構(gòu)分別為:三角形,正方形,圓形和半圓形。開(kāi)展了包括基于FLUENT的熱性能和基于TracePro的光學(xué)性能建模和分析。熱性能分析包括不同吸熱面溫度(90℃和150℃)、傾斜角α以及不同形狀玻璃蓋層對(duì)熱損失的影響.搭建了以菲涅爾透鏡為聚光器的光學(xué)效率測(cè)試和最佳開(kāi)口寬度測(cè)試實(shí)驗(yàn)裝置。研究發(fā)現(xiàn),三角形腔體具有最佳的光學(xué)效率.此外各腔體的熱損失測(cè)試發(fā)現(xiàn)三角形腔體的熱性能最好。當(dāng)α=180,Ti=90℃(進(jìn)口溫度),且聚光開(kāi)口寬度為3m時(shí),三角形腔體集熱效率可以達(dá)到65.8%。對(duì)腔體吸收器不同蓋板類型進(jìn)行了分析,從基于半圓式腔體的蓋層熱效率測(cè)試實(shí)驗(yàn)結(jié)果看,圓形蓋層(YG)的熱損失系數(shù)最小(相比于平板形PB,V形玻璃蓋層),其值為1.3635W/m2.K。最后建立了一種基于槽式聚焦型太陽(yáng)能集熱器的地?zé)崤c太陽(yáng)能聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng),分析了系統(tǒng)各因子對(duì)發(fā)電效率和發(fā)電量輸出的影響。研究表明,當(dāng)集熱面積為1000 m2的系統(tǒng)應(yīng)用于西藏拉薩地區(qū)時(shí),輸出電功率最大可達(dá)310 kW,與常規(guī)地?zé)犭娬鞠啾?輸出發(fā)電功率可提高約10%。 【關(guān)鍵詞】：腔體吸收器 光學(xué)性能 熱性能 地?zé)岚l(fā)電 輸出電功率 發(fā)電效率
【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】：2008
【分類號(hào)】：TK513.5
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-12
• 第一章 緒論12-19
• 1.1 研究背景12-13
• 1.2 研究的現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題13-17
• 1.3 本文主要內(nèi)容17-19
• 第二章 槽式聚焦型太陽(yáng)能集熱器中腔體吸收器的熱性能和光學(xué)性能19-44
• 2.1 不同結(jié)構(gòu)腔體式吸收器熱性能分析19-32
• 2.1.1 FLUENT 數(shù)學(xué)計(jì)算模型20-23
• 2.1.2 FLUENT 求解方法23-26
• 2.1.3 FLUENT 求解器選擇和邊界條件設(shè)定26-27
• 2.1.4 收斂原則27
• 2.1.5 計(jì)算結(jié)果后處理分析27-32
• 2.2 不同玻璃蓋層對(duì)腔體吸收器熱性能影響32-36
• 2.2.1 熱損失系數(shù)U 的推導(dǎo)32-34
• 2.2.2 計(jì)算與分析34-36
• 2.3 四種不同結(jié)構(gòu)腔體式吸收器光學(xué)性能分析36-43
• 2.3.1 TracePro 簡(jiǎn)介36
• 2.3.2 Monte Carlo 光線追跡法原理36-37
• 2.3.3 四種腔體吸收器光學(xué)系統(tǒng)計(jì)算模型37-38
• 2.3.4 結(jié)果分析38-43
• 2.4 小結(jié)43-44
• 第三章 腔體吸收器光學(xué)性能和熱性能實(shí)驗(yàn)44-68
• 3.1 腔體最佳開(kāi)口寬度的確定44-46
• 3.2 腔體式吸收器光學(xué)效率實(shí)驗(yàn)46-50
• 3.2.1 太陽(yáng)電池光電轉(zhuǎn)換測(cè)量光學(xué)效率基本原理46-50
• 3.3 腔體式吸收器熱性能50-66
• 3.3.1 熱損失測(cè)試實(shí)驗(yàn)與結(jié)果分析50-56
• 3.3.2 太陽(yáng)能熱效率測(cè)試實(shí)驗(yàn)與結(jié)果分析56-61
• 3.3.3 不同形狀蓋層對(duì)腔體式吸收器熱性能影響61-66
• 3.4 小結(jié)66-68
• 第四章 地?zé)崽?yáng)能聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)68-83
• 4.1 地?zé)岚l(fā)電原理68-70
• 4.2 地?zé)幔?yáng)能聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)構(gòu)成和原理70-72
• 4.3 地?zé)?太陽(yáng)能聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)構(gòu)成和原理72-75
• 4.3.1 系統(tǒng)部件性能72
• 4.3.2 集熱器72-73
• 4.3.3 汽輪機(jī)73-74
• 4.3.4 換熱器74-75
• 4.3.5 系統(tǒng)總體性能評(píng)價(jià)指標(biāo)75
• 4.4 計(jì)算結(jié)果與討論75-79
• 4.4.1 工質(zhì)選擇75-76
• 4.4.2 系統(tǒng)參數(shù)變化對(duì)輸出電量的影響76-79
• 4.5 應(yīng)用于西藏地區(qū)可行性分析79-82
• 4.6 小結(jié)82-83
• 第五章 結(jié)論與展望83-85
• 5.1 總結(jié)83-84
• 5.2 工作展望84-85
• 參考文獻(xiàn)85-89
• 致謝89-90
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄90

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太陽(yáng)模擬器的研究概況及發(fā)展趨勢(shì)    杜景龍;唐大偉;黃湘;

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