日光溫室作為我國設施農(nóng)業(yè)的重要組成部分,為我國的農(nóng)業(yè)種植產(chǎn)業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟效益,它有效的解決了我國北方地區(qū)冬季反季節(jié)蔬菜種植的問題。但是日光溫室普遍采用被動集熱蓄熱方式向室內(nèi)供熱,一旦遇到復雜天氣,日光溫室對熱環(huán)境的調(diào)控能力就會遭到限制,因此將太陽能集熱供熱技術(shù)引入日光溫室中以滿足冬季溫室作物對熱環(huán)境的需求。然而目前對日光溫室太陽能主動集熱蓄熱技術(shù)的研究還不夠深入,尤其是針對我國西北地區(qū)氣候特點所開發(fā)適用于日光溫室的高性能太陽能集熱器缺乏系統(tǒng)性。為此,本文采用數(shù)值模擬分析和現(xiàn)場實驗的方法,對日光溫室用雙管多曲面槽式空氣集熱器結(jié)構(gòu)優(yōu)化及其熱性能展開一系列的研究,主要研究內(nèi)容及結(jié)果具體如下。首先,基于雙管多曲面槽式空氣集熱器的結(jié)構(gòu)特點,分析其聚光特性,并以光線匯聚率為評價指標,利用光學軟件TracePro模擬分析不同太陽入射角和不同結(jié)構(gòu)參數(shù)對集熱器聚光效率的影響。結(jié)果表明,集熱器的聚光效率會隨著太陽入射角的增大而減小,當太陽入射角大于7°時,光線匯聚率不足50%。集熱器的各個結(jié)構(gòu)參數(shù)也會影響聚光效率,太陽入射角小于7°時,當進光口寬度為570mm⁶70mm,總高度為5... 

【文章來源】：蘭州交通大學甘肅省

【文章頁數(shù)】：83 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖2.1雙管多曲面槽式空氣集熱器結(jié)構(gòu)

蘭州交通大學工程碩士學位論文-11-裂等情況，又因為結(jié)構(gòu)簡單、占地面積小，可以放置在西北地區(qū)日光溫室較厚的北墻頂上，運行方便且安全。2.1.2聚光原理雙管多曲面槽式空氣集熱器的聚光反射器是由兩組對稱復合拋物面反射鏡aceo和bdfo構(gòu)成，左右兩邊一次拋物面反射鏡分別由拋物線ao2與拋物線bo1經(jīng)過旋轉(zhuǎn)和平移得到的，P2和P1分別為這兩個拋物線的焦點，Wj是聚光器的進光口ab的寬度；垂直與x軸的線段ce和df經(jīng)過平移得到二次反射平面鏡，其高度為h，Wc是聚光器的出光口cd的寬度；槽底聚光鏡是由拋物線eof旋轉(zhuǎn)平移得到的，其焦點P也是拋物線ao2與拋物線bo1的交點；集熱器的總高為H，如圖2.2所示，此集熱器的聚光原理：太陽光線N透過集熱器玻璃蓋板，一部分N1會直接照射在兩根玻璃管接收器上，一部分N2會經(jīng)過一次拋物面反射鏡ac和bd聚焦到玻璃管接收器上，另一部分N3依此通過一次反射鏡、二次反射鏡以及槽底聚光器等多次反射聚焦到玻璃管接收器上，最后還有直接到槽底聚光器的一小部分N4。所以進入集熱器聚光器的太陽光線總數(shù)N就是N1、N2、N3、N4以及沒有聚焦到玻璃管接收器上逃離的光線數(shù)Ns之和。圖2.2雙管多曲面槽式空氣集熱器聚光原理為了提高雙管多曲面槽式空氣集熱器的聚光效率，本文對其聚光器結(jié)構(gòu)參數(shù)進行優(yōu)化分析，因此建立了多曲面槽式聚光器的剖面幾何結(jié)構(gòu)圖，如圖2.2所示。建立直角坐標系oxy，拋物線ao2與拋物線bo1的方程分別為公式(2.1)與公式(2.2)，槽底弧線eof的拋物線方程式表示為公式(2.3)；

蘭州交通大學工程碩士學位論文-13-的天數(shù)；式中為太陽高度角；φ為地理緯度，蘭州為北緯36°03′；ω為時角15°。圖2.3太陽高度角與集熱器傾斜角而太陽入射角隨太陽高度角的變化而變化，不同時刻的太陽入射角等于正午時刻的太陽高度角減去當時的太陽高度角。計算蘭州地區(qū)冬至日與夏至日白天內(nèi)太陽高度角以及太陽入射角在不同時刻的值，列于表2.1。表2.1蘭州地區(qū)不同時刻太陽入射角和高度角時刻9:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:00冬至日太陽高度角(°)8172429312924178太陽入射角(°)2314720271423夏至日太陽高度角(°)374961727472614937太陽入射角(°)3725132021325372.3.2結(jié)構(gòu)參數(shù)為了提高雙管多曲面槽式空氣集熱器的聚光性能，分析研究集熱器的結(jié)構(gòu)并將其參數(shù)進行優(yōu)化處理。從圖2.2可以看出集熱器的結(jié)構(gòu)參數(shù)主要由集熱器進光口寬度Wj、出光口寬度Wc、總高度H和二次反射平面鏡高度h確定，利用光學軟件TracePro并結(jié)合單一控制變量法依次分析Wj、Wc、H、h對集熱器聚光效率的影響。因為雙管多曲面槽式空氣集熱器是放置在日光溫室的北墻頂上，所以不僅為了防止集熱器對后側(cè)溫室遮擋產(chǎn)生陰影，還要保證集熱器安置后的穩(wěn)定性以及工作人員安裝、檢查時站立的安全性，

【參考文獻】：
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碩士論文
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本文編號：3226638