發(fā)布時(shí)間：2020-07-17 17:52

【摘要】：太陽(yáng)能槽式聚光熱發(fā)電技術(shù)是最早實(shí)現(xiàn)商業(yè)化運(yùn)營(yíng)的太陽(yáng)能熱發(fā)電技術(shù)，作為槽式太陽(yáng)能集熱器中光熱轉(zhuǎn)換過(guò)程的承載者的吸收器，其吸收效率高低直接影響系統(tǒng)的集熱效率。目前國(guó)外線聚焦太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)采用的直通式真空管吸收器具有熱損小，效率高的優(yōu)點(diǎn)，但缺點(diǎn)在成本高，長(zhǎng)期運(yùn)行容易出現(xiàn)真空泄露等問(wèn)題。腔體吸收器是除真空管以外，可用于線聚焦太陽(yáng)能集熱器的另一種吸收裝置，雖然熱效率偏低，但同時(shí)具有低成本，可靠性高的優(yōu)點(diǎn)。若在腔體吸熱面上涂制具有高吸收比的吸收涂層，可使二次反射光線很好的被腔體所吸收，大幅提高腔體的集熱效率。論文主要工作內(nèi)容包括現(xiàn)有不同吸收涂層對(duì)腔體吸熱傳熱性能研究和性能穩(wěn)定的太陽(yáng)能選擇性吸收涂層的開(kāi)發(fā)研究，具體研究?jī)?nèi)容如下： （1）以現(xiàn)有的吸收涂層為研究對(duì)象，測(cè)試系統(tǒng)選用2m2的槽式拋物反射鏡-三角形腔體吸收器型太陽(yáng)能集熱裝置，獲得了在相同天氣情況下，不同吸熱面涂層（黑漆涂層、陽(yáng)極氧化）和未涂制涂層時(shí)的腔體吸收器熱效率曲線�；谔�(yáng)能吸收涂層的輻射性質(zhì)，建立了線聚焦太陽(yáng)能吸收腔體傳熱數(shù)理模型，理論研究了線聚焦太陽(yáng)能吸收腔體的吸熱傳熱特性。研究表明，吸收腔體吸熱面溫度與聚光能流密度呈線性關(guān)系，腔體吸熱表面溫度最高可達(dá)到450K；太陽(yáng)能吸收涂層對(duì)吸熱腔體有重要影響，具有低紅外發(fā)射系數(shù)涂層的系統(tǒng)吸熱效率明顯較高，具有吸收涂層的腔體吸收率比之空白腔體平均高出8%左右；在中等聚光能流密度時(shí)紅外輻射能量損失率取得最小值。吸熱管內(nèi)的強(qiáng)迫對(duì)流可以顯著提高腔體吸熱效率。吸熱效率隨流量增加而提高，每增加10g/s的流量，吸熱效率增加約2%，而隨著流量增加管壁溫度則顯著下降。 （2）本文利用脈沖磁控濺射設(shè)備制備了SS-AlN太陽(yáng)光譜選擇性吸收膜，用分光光度計(jì)測(cè)量樣品的光譜反射曲線并與模擬計(jì)算所得到的反射曲線進(jìn)行對(duì)比。結(jié)果顯示：理論模擬曲線與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)吻合較好，實(shí)驗(yàn)測(cè)得的用脈沖磁控濺射設(shè)備的單層吸收膜最大吸收率=90.81%，的理論最大值為92.65%。光學(xué)效率能保證其有效地應(yīng)用于太陽(yáng)能中高溫領(lǐng)域。 （3）本文利用化學(xué)氧化法獲得PbS選擇性吸收層，并對(duì)其最佳反應(yīng)條件，耐高溫、耐酸及耐磨性能進(jìn)行研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，采用銅片基底的最佳鍍PbS膜條件為：c(Pb(Ac)2)=c(硫脲)=0.4mol/L，c(NaOH)=1.2c(Pb(Ac)2)，反應(yīng)溫度40℃，反應(yīng)時(shí)間30min。其對(duì)應(yīng)的常溫下吸收率α=0.888,反射率=0.112左右。PbS涂層在中高溫區(qū)具有良好的熱穩(wěn)定性，在灼燒溫度為400℃時(shí)，仍高達(dá)0.86。鍍制抗腐蝕減反射層后該方法能有效應(yīng)用于太陽(yáng)能中高溫領(lǐng)域。
【學(xué)位授予單位】：云南師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類(lèi)號(hào)】：S214
【圖文】：

1.1 課題研究的背景及意義隨著全球的能源危機(jī)的日益突出，石油原油價(jià)格居高不下，屢創(chuàng)歷史新高和能源問(wèn)題已是當(dāng)今世界各國(guó)關(guān)注的焦點(diǎn)問(wèn)題，經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí)，必然能源的消耗，而以化石原料為主體的能源需求構(gòu)成不可避免的導(dǎo)致地球破壞。世界經(jīng)濟(jì)現(xiàn)代化，得益于石油、煤炭、天然氣等化石能源與核裂廣泛應(yīng)用。因而它是建立在化石能源基礎(chǔ)之上的一種經(jīng)濟(jì)。然而，這一資源載體將在 21 紀(jì)上半葉迅速地接近枯竭。綜合估算世界石油儲(chǔ)量，可化石能源的極限，大約為 1180~1510(108t)，以 1995 年世界石油的年開(kāi)采108t)計(jì)算，石油儲(chǔ)量大約在 2050 年左右宣告枯竭。天然氣儲(chǔ)備估計(jì)00~152900(1012m3)。年開(kāi)采量維持在 2300(1012m3)，將在 57~65 年內(nèi)枯竭儲(chǔ)量約為 5600(108t)。1995 年煤炭開(kāi)采量為 33(108t)，可以供應(yīng) 169 年[1,2年開(kāi)采量目前為每年 6(104t)，根據(jù) 1993 年世界能源委員會(huì)的估計(jì)可維持紀(jì) 30 年代中期。核聚變到 2050 年還沒(méi)有實(shí)現(xiàn)的希望�；茉磁c原料中斷，將導(dǎo)致世界經(jīng)濟(jì)危機(jī)和沖突的加劇，最終葬送現(xiàn)代化市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)。

圖 1.2 Boyd 與 Barra 腔體示意圖九十年代末期，隨著直接產(chǎn)蒸汽集熱器（DSG）的興起，1998 年，ODEH直接產(chǎn)生蒸汽的太陽(yáng)能集熱器（DSG）建模分析，他首先利用油作為工質(zhì)析了集熱器的熱損失，為了驗(yàn)證計(jì)算的準(zhǔn)確性，將結(jié)果與沙特國(guó)家實(shí)驗(yàn)室試結(jié)果進(jìn)行了比較，兩者吻合的較好；其次建立了在集熱器中流動(dòng)的水的流模型，研究表明采用采用油作為工質(zhì)的熱損失要大于以水作為工質(zhì)，在 90口溫度時(shí)，這種集熱器集熱效率超過(guò) 70%。2003 至 2004 年，Eck 和 Zarza[14-16]，將 Plataforma SolarAlmeria 作為對(duì)1999-2001 年期間運(yùn)行了 3000 小時(shí)）對(duì)直接產(chǎn)真氣的槽式太陽(yáng)能集熱器進(jìn)深入的研究。他們還研究了在水平放置和傾斜放置（與底面夾角 4°）兩種下集熱器的集熱性能，分別在 30 公斤 和 100 公斤的壓力下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)水平放置能夠取得足夠好的效果，傾斜布置集熱器不具有明顯優(yōu)勢(shì)。Randy[17]對(duì)應(yīng)用在美國(guó) Duke Solar Power Roof 商業(yè)項(xiàng)目中的一種太陽(yáng)能

靠移動(dòng)吸收器來(lái)實(shí)現(xiàn)聚光，不銹鋼管吸收器直徑為 42mm，吸收器表面涂有選擇性吸收涂層（其吸收率大于 96%，發(fā)射率小于 10%），吸收器外表面之上套有直徑為 150mm 的玻璃管，為增加聚光效果，在真空管周?chē)贾昧?CPC 反射板進(jìn)行二次聚光。能使整個(gè)集熱器幾何聚光比達(dá)到 86，在 150℃的工質(zhì)溫度下瞬時(shí)效率為 55%。2007 年，Sendhil[18-20]使用軟件模擬方法，將半球形、3/4 球形以及改進(jìn)的半球形腔式吸熱器作為研究對(duì)象，將達(dá)到穩(wěn)態(tài)時(shí)吸熱器內(nèi)壁面近似認(rèn)為是等溫壁面，然后對(duì)不同傾斜角度條件下吸熱器內(nèi)外的溫度場(chǎng)和對(duì)流、輻射熱損失情況進(jìn)行了模擬。研究結(jié)果表明改進(jìn)形吸熱器的熱損失最小，其熱性能優(yōu)于其它兩種。并在此基礎(chǔ)之上研究了改進(jìn)形吸熱器尺寸參數(shù)對(duì)熱性能的影響并對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化。

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前5條

1 肖杰;何雅玲;程澤東;陶于兵;徐榮吉;;槽式太陽(yáng)能集熱器集熱性能分析[J];工程熱物理學(xué)報(bào);2009年05期

2 程澤東;何雅玲;陶于兵;徐榮吉;;槽式集熱器吸熱管外混合對(duì)流換熱數(shù)值模擬[J];工程熱物理學(xué)報(bào);2009年05期

3 牛繼南;強(qiáng)穎懷;張寧;;鋁-氮化鋁/鋁太陽(yáng)選擇性吸收膜的計(jì)算機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)[J];能源工程;2006年06期

4 黃湘;;國(guó)際太陽(yáng)能資源及太陽(yáng)能熱發(fā)電趨勢(shì)[J];華電技術(shù);2009年12期

5 劉勝峰;太陽(yáng)光譜選擇性吸收涂層新型顏料的合成研究[J];太陽(yáng)能學(xué)報(bào);1994年03期

本文編號(hào)：2759743