太阳能线聚焦腔体吸收器热迁移因子分析及集热器应用研究
发布时间：2020-07-12 05:36
【摘要】： 线聚焦太阳能集热器作为中温集热器的一种,能够获得较高的集热温度,可广泛用于发电、制冷空调、采暖、海水淡化等生产和生活领域。本文提出一种用于太阳能线聚焦集热器腔体式吸收器结构,突破了传统的玻璃-金属真空管封接结构形式限制,通过辐射腔体换热原理抑制吸收器辐射和对流损失,实现了低成本、高可靠性。 论文对可用于4种腔体式吸收器做了较详细的分析,这四种腔体结构分别为:三角形,正方形,圆形和半圆形。推导出了四种结构的热迁移因子、效率因子和时间常数等表达式,搭建了槽式太阳能集热器系统,进行了试验测试和验证。利用试验和理论计算从热性能上对其进行了比较,并对利用三角形腔体吸收器的槽式太阳能集热器系统建立了数学模型,利用试验结果和数学模型对其进行了优化。最后建立了一种采用腔体吸收器的槽式聚焦型太阳能集热器的集热、蓄热与制冷系统,分析了系统各个部件对太阳能转换效率的影响。研究表明,采用腔体吸收器的太阳能槽式集热器典型条件下,集热温度150℃条件下,集热效率可达46%,采用显热蓄热方法,可实现蓄热率81.2%。
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TK513.5
【图文】：
率小于10%），并布置了CPC反射板来增强聚光。集热器的聚光比可达86，研究表明当工质温度在150℃时，效率达到55%。图1-2 德国Flagsol公司开发的槽式太阳能集热器Fig.1-2 Parabolic through solar collection made by Flagsol in Germany对于聚焦型集热器，采用聚光技术还减少了吸收器与环境之间的换热面积，提高了集热器的热效率。因此，获得较高的聚光比的聚光装置也是太阳能聚焦研究中的一个方向。Duke Solar Energy[35]的太阳能集热器就采用了两级聚光的方法，一次反射装置为4m宽的抛物槽式的反射板，二级反射装置为0.15m宽的CPC反射板，由于二次反射板只能接收低于3.6m宽的一次反射光，所以一次聚光比为24，二次聚光比为3.58
般都使用直通式的真空管或者金属管作为吸收器。它由表面镀有太阳辐射选择性涂层的钢管及玻璃外套管组成，钢管与套管之间保持为真空，以减少对流和传导热损失,如图1-3所示为典型的真空管吸收器。真空管吸收器的主要优势为：吸收管内无对流热损失，有选择性吸收涂层，对太阳的短波辐射吸收率高，而其在工作温度下的长波辐射发射率很低，因此其热效率较高。其主要劣势为：为保持长期高真空环境及选择性涂层的稳定性，工艺复杂，成本高，较大的流通断面造成工作流体的雷诺数较低，即从管壁至流体的换热系数较低，加之吸热管上的热密度大，故造成管壁与工作流体的温差加大，增大了热损失[39]。图1-3真空管吸收器Fig.1-3 Schematic diagram of vacuum tube absorber除了真空管外,腔体式吸收器也是目前槽式聚焦集热器中用到的一种吸收装置。腔体吸收器为槽形腔体，外表面包有隔热材料。由于腔体的黑体效应，使其能充分
Fig.1-4 Schematic diagram of bushing and tube nest cavity absorberO辞橇Φ然雇ü茸柰绶ǘ曰诽祝艽亟峁沟那惶逦掌饔胝婵展芪掌鞯娜人鹗Ш腿刃式惺捣治霰冉希缤
本文编号：2751508
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TK513.5
【图文】：
率小于10%），并布置了CPC反射板来增强聚光。集热器的聚光比可达86，研究表明当工质温度在150℃时，效率达到55%。图1-2 德国Flagsol公司开发的槽式太阳能集热器Fig.1-2 Parabolic through solar collection made by Flagsol in Germany对于聚焦型集热器，采用聚光技术还减少了吸收器与环境之间的换热面积，提高了集热器的热效率。因此，获得较高的聚光比的聚光装置也是太阳能聚焦研究中的一个方向。Duke Solar Energy[35]的太阳能集热器就采用了两级聚光的方法，一次反射装置为4m宽的抛物槽式的反射板，二级反射装置为0.15m宽的CPC反射板，由于二次反射板只能接收低于3.6m宽的一次反射光，所以一次聚光比为24，二次聚光比为3.58
般都使用直通式的真空管或者金属管作为吸收器。它由表面镀有太阳辐射选择性涂层的钢管及玻璃外套管组成，钢管与套管之间保持为真空，以减少对流和传导热损失,如图1-3所示为典型的真空管吸收器。真空管吸收器的主要优势为：吸收管内无对流热损失，有选择性吸收涂层，对太阳的短波辐射吸收率高，而其在工作温度下的长波辐射发射率很低，因此其热效率较高。其主要劣势为：为保持长期高真空环境及选择性涂层的稳定性，工艺复杂，成本高，较大的流通断面造成工作流体的雷诺数较低，即从管壁至流体的换热系数较低，加之吸热管上的热密度大，故造成管壁与工作流体的温差加大，增大了热损失[39]。图1-3真空管吸收器Fig.1-3 Schematic diagram of vacuum tube absorber除了真空管外,腔体式吸收器也是目前槽式聚焦集热器中用到的一种吸收装置。腔体吸收器为槽形腔体，外表面包有隔热材料。由于腔体的黑体效应，使其能充分
Fig.1-4 Schematic diagram of bushing and tube nest cavity absorberO辞橇Φ然雇ü茸柰绶ǘ曰诽祝艽亟峁沟那惶逦掌饔胝婵展芪掌鞯娜人鹗Ш腿刃式惺捣治霰冉希缤
本文编号：2751508
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