本文關(guān)鍵詞：碟式太陽能熱利用系統(tǒng)腔式吸熱器光熱性能研究及優(yōu)化

  更多相關(guān)文章： 太陽能 碟式 半球形腔式吸熱器 光學(xué)性能 熱性能

【摘要】：太陽能在利用方面具有的儲量的無限性、存在的普遍性以及清潔性和經(jīng)濟(jì)性等特點使其成為世界上最豐富永久的能源形式。同時人們環(huán)保意識增強及對可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略重視程度的提高,潔凈并可長期利用新能源已經(jīng)受到全世界的關(guān)注。所以太陽能已經(jīng)被廣泛應(yīng)用到了工業(yè)、農(nóng)業(yè)、日常生活等各方面。熱發(fā)電是太陽能應(yīng)用的一個重要領(lǐng)域。碟式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)具有布局靈活、應(yīng)用前景廣泛、發(fā)電效率高、起步投資少、結(jié)構(gòu)簡單、成本降低及系統(tǒng)優(yōu)化潛力大等一系列優(yōu)點,因而成為了人們研究的焦點。吸熱器是碟式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)的關(guān)鍵部件,安置在聚光器的焦點處,接收來自聚光器的高熱流密度的太陽能并將其轉(zhuǎn)換成熱能。吸熱器的熱性能直接影響整個系統(tǒng)的效率和經(jīng)濟(jì)性。依據(jù)腔式吸熱器內(nèi)部光通量等分布特性研究結(jié)果,對腔式吸熱器進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化是提高碟式太陽能熱利用轉(zhuǎn)換效率的有效途徑。在多種腔式吸熱器類型中,其中半球形吸熱器熱性能最優(yōu),故在模擬和實驗中均采用半球形腔式吸熱器。聚光器聚焦后的能流會不均勻的分布在吸熱器內(nèi)腔,在吸熱器內(nèi)腔形成熱點,影響吸熱器的使用性能�；趯嶒炇乙延械陌肭蛐吻皇轿鼰崞鲗ζ溥M(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化,在吸熱器的穹頂放置反射圓錐。探討反射圓錐的錐角對半球形腔式吸熱器的光學(xué)性能的影響,找出最佳反射光錐的幾何參數(shù)。數(shù)值模擬結(jié)果表明反射圓錐錐角在120°時吸熱器的光學(xué)性能最佳。改變吸熱器的安裝位置,探討距離變化對系統(tǒng)的光學(xué)性能的影響。為測得焦面處的能流密度,在光學(xué)數(shù)值模擬中,將吸熱器替換為圓盤,觀察圓盤距聚光器距離變化,聚焦能量的接收的規(guī)律。吸熱器和圓盤距聚光器距離變化規(guī)律一致,光學(xué)性能呈現(xiàn)兩頭小中間大的正態(tài)分布。數(shù)值模擬結(jié)合實驗進(jìn)一步對碟式太陽能熱利用系統(tǒng)探討。研究吸熱器與聚光器距離變化的熱性能及耐高溫圓盤與聚光器距離變化的熱性能。結(jié)果表明實際焦平面上的光斑并非是規(guī)則的圓盤形狀,而是呈現(xiàn)近似橢圓,聚光器的實際焦距與理論焦距有一定的差距,但吸熱器和耐高溫圓盤得出相同的規(guī)律,在1030mm時熱性能是最優(yōu)的。
【關(guān)鍵詞】：太陽能 碟式 半球形腔式吸熱器 光學(xué)性能 熱性能
【學(xué)位授予單位】：內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TK513.1;TM615
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 緒論8-14
• 1.1 研究背景及意義8-10
• 1.2 太陽能資源分布10-11
• 1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-13
• 1.3.1 國外發(fā)展現(xiàn)狀11-12
• 1.3.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀12-13
• 1.4 課題研究的目的和主要研究工作13-14
• 第二章 太陽能熱利用技術(shù)及軟件分析原理14-24
• 2.1 太陽能聚光技術(shù)14-17
• 2.1.1 槽式太陽能聚光技術(shù)15
• 2.1.2 塔式太陽能聚光技術(shù)15-16
• 2.1.3 碟式太陽能聚光技術(shù)16-17
• 2.2 半球吸熱器各項熱損失分析17-20
• 2.2.1 腔體反射熱損失18
• 2.2.2 腔體導(dǎo)熱熱損失18-19
• 2.2.3 自然對流熱損失19
• 2.2.4 輻射熱損失19-20
• 2.3 TracePro計算平臺的介紹20-23
• 2.3.1 TracePro軟件介紹20-21
• 2.3.2 MCTRM的計算原理21-23
• 2.4 本章小結(jié)23-24
• 第三章 半球形吸熱器光學(xué)性能數(shù)值模擬與分析24-36
• 3.1 聚光集熱系統(tǒng)的物理模型及相關(guān)幾何參數(shù)24-26
• 3.1.1 碟式太陽能聚光集熱系統(tǒng)模擬24-25
• 3.1.2 碟式太陽能聚光集熱能流密度模擬25-26
• 3.2 計算方法26-28
• 3.2.1 Monte Carlo光線追跡法26-27
• 3.2.2 反射光線計算方法27
• 3.2.3 條件設(shè)定27-28
• 3.3 聚光器-半球形吸熱器計算結(jié)果與分析28-31
• 3.3.1 系統(tǒng)光線分布28-29
• 3.3.2 吸熱器內(nèi)腔光學(xué)性能29-30
• 3.3.3 吸熱器內(nèi)腔光線數(shù)目30-31
• 3.4 吸熱器采光口距焦面垂直距離L對吸熱器性能影響31-33
• 3.4.1 吸熱器內(nèi)腔總光通量和平均能流密度31-32
• 3.4.2 吸熱器光學(xué)效率32-33
• 3.5 能流密度數(shù)值模擬結(jié)果與分析33-34
• 3.6 本章小結(jié)34-36
• 第四章 碟式太陽能聚光器焦面前后溫度場測試36-49
• 4.1 測試方案及設(shè)備36-38
• 4.1.1 測試設(shè)備36-37
• 4.1.2 測試方案37-38
• 4.2 測試結(jié)果38-47
• 4.2.1. 數(shù)據(jù)記錄儀的數(shù)據(jù)分析39-43
• 4.2.2. 直觀觀察Fluke紅外熱成像儀43-46
• 4.2.3. 通過轉(zhuǎn)化紅外熱成像儀為 3D-IR圖片46-47
• 4.3 最佳吸熱器安裝距離47-48
• 4.4 本章小結(jié)48-49
• 結(jié)論49-52
• 參考文獻(xiàn)52-56
• 致謝56-57
• 在讀期間取得的科研成果57

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本文編號：648775