【摘要】：太陽能槽式系統(tǒng)幾何聚光比的范圍較寬,具有光熱轉(zhuǎn)換效率高、集熱溫度高、易于規(guī)模化陣列布局、熱能獲取體量大等優(yōu)點,是光熱利用的主要技術(shù)方法之一,在太陽能熱電廠中較為多見,但其存在投資成本過高、金屬直通式玻璃真空管吸收器昂貴易碎的問題,在中低溫領(lǐng)域的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中并不利于規(guī)模化推廣應(yīng)用。本文以實現(xiàn)太陽能槽式系統(tǒng)在中低溫范圍內(nèi)的低成本、高效集熱利用為目標(biāo),開展了槽式腔體太陽能集熱器在集熱、儲能熱工過程中的模擬優(yōu)化以及供能耦合匹配特性的研究,主要研究工作包括:(1)理論上分析了腔體吸收器的光熱轉(zhuǎn)換原理及工質(zhì)管道、儲能油箱、油/水換熱器、儲能水箱的傳熱形式,依據(jù)各部件熱阻網(wǎng)絡(luò)推導(dǎo)了部件出口處工質(zhì)溫度的表達(dá)式,分別構(gòu)建了槽式腔體太陽能集熱系統(tǒng)和集換熱儲能系統(tǒng)的傳熱數(shù)學(xué)模型,引入卡爾曼算法改善了工質(zhì)溫度的模擬結(jié)果,工質(zhì)溫度的相對誤差在2.0%以內(nèi),而集熱效率和儲熱效率的平均相對誤差分別為4.25%、1.80%,結(jié)合實例驗證了兩數(shù)學(xué)模型的適用性。(2)利用已構(gòu)建的傳熱數(shù)學(xué)模型,探究了太陽輻射強(qiáng)度、工質(zhì)溫度、工質(zhì)流速、熱負(fù)荷等因素對集熱特性和集換熱儲能特性的影響作用,提出了集熱系統(tǒng)穩(wěn)定輸出熱能的控制策略和儲能系統(tǒng)熱儲效率提升的實現(xiàn)方法,依據(jù)太陽輻射強(qiáng)度調(diào)節(jié)工質(zhì)流速至最佳值的方法可實現(xiàn)集熱器在100~140℃范圍內(nèi)的10kW熱能穩(wěn)定輸出功能,同時有助于提升集換熱儲能系統(tǒng)效率至20.94%。從聚光器結(jié)構(gòu)改善和集熱性能提升角度優(yōu)化設(shè)計了基于GPS和角度傳感器的槽式太陽能程序跟蹤系統(tǒng),實測顯示跟蹤精度為0.23°,且符合理論跟蹤精度,與光電跟蹤模式下的實驗結(jié)果進(jìn)行對比,表明在跟蹤精度和聚光器運行平穩(wěn)性方面都有所提高。(3)針對特定地區(qū)冬季日照條件良好但氣溫偏低的情況,搭建了太陽能槽式腔體集換熱儲能與室內(nèi)風(fēng)機(jī)盤管機(jī)組結(jié)合式供暖系統(tǒng),開展了供暖特性和耦合匹配方面的分析。對太陽能槽式腔體集熱供能裝置的熱能高效利用問題進(jìn)行了探索性研究,實驗表明持續(xù)供暖功率為7.34kW,供暖過程的系統(tǒng)效率為22.37%,而去除余弦效應(yīng)影響情況下的系統(tǒng)效率可達(dá)27.39%。
【學(xué)位授予單位】：云南師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TK513.1
【圖文】：

圖 1.2 2040 年能源需求增長預(yù)測際可再生能源的開發(fā)利用新形勢，我國的能源結(jié)構(gòu)顯現(xiàn)出較大出重大調(diào)整。在我國當(dāng)前的能源消費結(jié)構(gòu)當(dāng)中煤炭占比達(dá)到然氣、核電、可再生能源等清潔能源的占比較低，尤其風(fēng)能有 1.2%，這種情形與我國的太陽能資源占有量是不相匹配的出我國西部及西北的廣大地區(qū)年均輻照量在 5000MJ/m2以上于 2000h，能夠滿足大規(guī)模光熱、光伏的利用需求。因此，存在巨大的開發(fā)潛力，其利用市場還有廣闊的發(fā)展空間。

圖 1.2 2040 年能源需求增長預(yù)測可再生能源的開發(fā)利用新形勢，我國的能源結(jié)構(gòu)顯現(xiàn)出較重大調(diào)整。在我國當(dāng)前的能源消費結(jié)構(gòu)當(dāng)中煤炭占比達(dá)到氣、核電、可再生能源等清潔能源的占比較低，尤其風(fēng)能 1.2%，這種情形與我國的太陽能資源占有量是不相匹配的我國西部及西北的廣大地區(qū)年均輻照量在 5000MJ/m2以上 2000h，能夠滿足大規(guī)模光熱、光伏的利用需求。因此，在巨大的開發(fā)潛力，其利用市場還有廣闊的發(fā)展空間。

圖 1.4 線聚焦拋物槽式太陽能光熱發(fā)電廠集熱器在工農(nóng)業(yè)應(yīng)用中需主要考慮的三個因素為聚光集熱能。聚光集熱是獲取太陽能資源的關(guān)鍵過程，通常借助集程可描述為：聚光鏡在跟蹤裝置引導(dǎo)下連續(xù)不斷地將太陽置的太陽能吸收器接收高密度光線并將太陽輻射能轉(zhuǎn)化為收器內(nèi)部流動的工質(zhì)吸收。聚光集熱過程中所涉及的聚光器、工質(zhì)的性能都會對集熱能力產(chǎn)生較大影響[17,18,19]，的性能以增強(qiáng)拋物槽式的集熱能力是不得不思考的問題，針對相關(guān)問題開展了研究。是拋物槽式集熱器得以應(yīng)用的必要技術(shù)手段，受太陽輻射集熱器輸出的熱能存在一定程度的不穩(wěn)定性，甚至輸出的實際利用的要求，此時，給集熱器后端添加熱能存儲裝置定輸出的效果，還可以為熱能分時段利用提供可能性。儲

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前5條

1 黃建新;唐梓彭;魏超;;線聚光太陽能集熱器發(fā)展綜述[J];發(fā)電與空調(diào);2016年01期

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3 崔映紅;卑振華;趙熙;;拋物面槽式太陽能集熱器場熱損失分析[J];可再生能源;2010年05期

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相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

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相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

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本文編號：2773006