【摘要】：由于能源短缺和環(huán)境污染，太陽能光熱系統(tǒng)逐漸受到人們的重視，本文對(duì)光熱系統(tǒng)中的接收器做了理論和實(shí)驗(yàn)研究，主要工作如下。 首先，利用Fluent軟件對(duì)接收器的對(duì)流換熱損失做了詳細(xì)研究，得到了對(duì)流換熱損失與接收器傾角的關(guān)系，研究結(jié)果顯示：（1）接收器內(nèi)空氣在流動(dòng)過程中形成了滯止區(qū)域，區(qū)域的分界為通過接收器開口上端的水平面，分界處的溫度梯度較大。（2）接收器的對(duì)流損失隨其傾角的增大而減小，傾角30度至60度間對(duì)流損失下降較0至30度和60度至90度兩區(qū)段快，傾角為90度時(shí)計(jì)算所得對(duì)流損失接近0。（3）輻射和導(dǎo)熱對(duì)接收器內(nèi)部空氣的流動(dòng)和溫度分布情況幾乎沒有影響。 其次，在利用TRACEPRO軟件獲得光學(xué)模型的基礎(chǔ)上，結(jié)合傳熱學(xué)原理提出了新的接收器理論模型，并在碟式聚光系統(tǒng)（以導(dǎo)熱油為傳熱介質(zhì)）上做了戶外實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)新模型的精度滿足工程要求，且運(yùn)算速度較快。然后，利用新理論模型對(duì)影響集熱效率的因素進(jìn)行分析，得出以下結(jié)論：（1）進(jìn)口溫度降低時(shí)，流量有下限，以避免出現(xiàn)層流。（2）進(jìn)入集熱器的輻射強(qiáng)度過高會(huì)使集熱效率下降，故集熱系統(tǒng)的聚焦比也不宜過大。（3）流量升高對(duì)效率影響很小，且造成集熱溫度降低。當(dāng)輻射低而進(jìn)口溫度高時(shí)降低流量反而會(huì)使效率和出口溫度均升高。 再次，針對(duì)一套以導(dǎo)熱油（SYLTHERM800）為傳熱介質(zhì)的碟式太陽能集熱系統(tǒng)進(jìn)行了變工況實(shí)驗(yàn)。該系統(tǒng)由聚光鏡，半球型接收器及循環(huán)系統(tǒng)構(gòu)成。實(shí)驗(yàn)過程中可調(diào)參數(shù)為導(dǎo)熱油質(zhì)量流量（變化范圍0.03-0.06kg/s）和接收器入口油溫（變化范圍110-190℃），而太陽直射輻射在400-900W/m2范圍內(nèi)變化。結(jié)果顯示：（1）集熱效率明顯隨定性溫差（接收器進(jìn)出口溫度的平均值與環(huán)境溫度的差值）的增大而下降，實(shí)驗(yàn)中變化為5-7%。（2）在實(shí)驗(yàn)工況下，質(zhì)量流量從0.03kg/s增大到0.06kg/s，集熱效率從45%增大到75%，并且變化率呈逐漸上升趨勢(shì)。（3）集熱效率隨直輻射強(qiáng)度的增大而增大。 最后，結(jié)合半導(dǎo)體溫差發(fā)電片對(duì)系統(tǒng)的整體性能做了實(shí)驗(yàn)研究，得到以下結(jié)論：（1）加入溫差發(fā)電片后系統(tǒng)集熱效率仍隨進(jìn)口溫度的上升而下降，只是效率整體偏低，溫差發(fā)電片的電壓隨進(jìn)口溫度的上升成線性增長的趨勢(shì)。（2）溫差發(fā)電片的電壓隨直輻射強(qiáng)度的增大變化不明顯。（3）水流量下降時(shí)，溫差發(fā)電片的電壓變化不大。
【圖文】：

圖 2.1 接收器1—入口；2—保溫層；3—銅制圓錐；4—出口； 5—銅管；6—入射光格的劃分分是 CFD 中的重要環(huán)節(jié)，直接影響模擬精度和計(jì)算效率。網(wǎng)和非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格兩類，結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格的節(jié)點(diǎn)排列有序，，即當(dāng)給出，立即可以得出其相鄰節(jié)點(diǎn)的編號(hào)，所有內(nèi)部節(jié)點(diǎn)周圍的網(wǎng)格網(wǎng)格具有實(shí)現(xiàn)容易、生成速度快、網(wǎng)格質(zhì)量好、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡單較差。而非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的內(nèi)部節(jié)點(diǎn)以一種不規(guī)則的方式布置在的網(wǎng)格數(shù)目不盡相同，這種網(wǎng)格生成過程比較復(fù)雜，但適用中導(dǎo)熱油流道為半球面上的螺旋曲線，幾何結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，故體非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格劃分，并對(duì)腔體內(nèi)部和管內(nèi)的網(wǎng)格進(jìn)行細(xì)化以提接收器外部采用較大的網(wǎng)格以提高計(jì)算速度。模型網(wǎng)格數(shù)為 分效果如圖 2.2，

節(jié)點(diǎn)周圍的網(wǎng)格數(shù)目不盡相同，這種網(wǎng)格生成過程比較復(fù)雜，但適用范圍廣于本模型中導(dǎo)熱油流道為半球面上的螺旋曲線，幾何結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，故整個(gè)模采用四面體非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格劃分，并對(duì)腔體內(nèi)部和管內(nèi)的網(wǎng)格進(jìn)行細(xì)化以提高其計(jì)精度，而接收器外部采用較大的網(wǎng)格以提高計(jì)算速度。模型網(wǎng)格數(shù)為 947845體網(wǎng)格劃分效果如圖 2.2，
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TK513.1;TM913

【共引文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2684528