本文在前期研究成果即槽式聚光鏡撓曲優(yōu)化的基礎(chǔ)上提出了一種新的聚光鏡面型優(yōu)化方法——端部約束及集中力加載的聚光鏡撓曲優(yōu)化,下文簡(jiǎn)稱新型撓曲優(yōu)化。系統(tǒng)地研究了通過新型撓曲優(yōu)化后的聚光鏡面型的理論模型、實(shí)際熱彎制造方法、鏡表面質(zhì)量,最后還對(duì)實(shí)際熱彎成型聚光鏡的聚光性能進(jìn)行了分析,主要的研究?jī)?nèi)容、方法和結(jié)論概括如下:(1)首先介紹了聚光鏡撓曲優(yōu)化的方法、理論及前期的研究成果,在此基礎(chǔ)上提出了新的聚光鏡面型優(yōu)化方法——端部約束及集中力加載的聚光鏡撓曲優(yōu)化。考慮玻璃在耦合力場(chǎng)作用下面型的變化及熱彎過程中的粘彈性質(zhì),建立了實(shí)際熱彎過程中面型的動(dòng)態(tài)描述模型,并且給出了本文的面型優(yōu)化模型。(2)對(duì)于非接觸式撓曲制鏡過程中面型的精確控制,在面型動(dòng)態(tài)描述方程的基礎(chǔ)上研究速度的變化情況,進(jìn)而分析退火后的熱慣性變形量和回彈量,從而得出合理的熱彎退火點(diǎn),并且進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。通過分析最終熱彎成型聚光鏡的面型發(fā)現(xiàn),采用這種熱彎控制方法,形面誤差基本上可以控制在1mm以內(nèi),僅為拱高的1.7%。(3)研究非接觸式制鏡技術(shù)對(duì)玻璃表面粗糙度的影響情況和表面粗糙度對(duì)鏡面反射率的影響。對(duì)聚光鏡熱彎制造前后鏡表面粗糙度進(jìn)行了實(shí)際測(cè)量和統(tǒng)計(jì)分析,得到反射面粗糙度Ra具體的分布函數(shù),進(jìn)一步分析得出了新型撓曲優(yōu)化聚光鏡的鏡面反射率。研究結(jié)果表明:到達(dá)新型聚光鏡的太陽輻射中有96%的能量能夠形成鏡面反射。(4)將實(shí)際熱彎的聚光鏡面型數(shù)據(jù)建立三維模型并導(dǎo)入TracePro光學(xué)軟件中,采用模擬的方法,對(duì)其聚光特性進(jìn)行了分析,同時(shí)還搭建了激光光路檢測(cè)和室外太陽光實(shí)測(cè)的實(shí)驗(yàn)平臺(tái),并將實(shí)驗(yàn)結(jié)果與模擬結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比分析。
【學(xué)位單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2017
【中圖分類】：TK513.1
【部分圖文】：

且聚光鏡不僅本身有著較大的性價(jià)比提升潛力，其對(duì)于支撐結(jié)構(gòu)和追日機(jī)構(gòu)的成本也逡逑有著顯著影響。因此聚光鏡的研究對(duì)于提高太陽能熱利用系統(tǒng)的效率及降低系統(tǒng)成本逡逑具有重要意義。圖１－３為槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)投資占比分布圖。逡逑其絕工程逡逑附＊生產(chǎn)工程邐１－６４％邐■；＊；陽能集熱場(chǎng)逡逑￣＼邐■龍汽發(fā)生系統(tǒng)逡逑１．７５％邋ＶＳ．邐Ａ邋１３．９７％邐■儲(chǔ)熱系撫逡逑３０６％邐？錢料茨逡逑：：ｌ／邋Ｓｌｖ；：＇／逡逑Ｓ．４５Ｘ邐＇邐Ｉ邐＊Ｒｆｅ：Ｌ邋程逡逑襲汽發(fā)生}q？．栥薄用逡逑N９３％逡逑圖１－３槽式熱發(fā)電系統(tǒng)建設(shè)投資分布圖逡逑光學(xué)性能優(yōu)良的聚光系統(tǒng)要求能夠?qū)⑻栞椛渫ㄟ^聚光鏡鏡面匯聚到吸熱管上逡逑面，對(duì)高能波段的太陽輻射形成足夠充分的匯聚。在理論及實(shí)際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，有嚴(yán)格逡逑焦點(diǎn)的拋物面鏡比其它曲面鏡在這方面的性能更加優(yōu)良，這是拋物面鏡稱為主流聚光逡逑２逡逑

：邐■瞇逡逑圖１－２邋２０２０年中國能源發(fā)展戰(zhàn)略逡逑槽式太陽能熱利用技術(shù)目前己經(jīng)相對(duì)成熟且在國外熱發(fā)電項(xiàng)目中成功商業(yè)化運(yùn)作逡逑［１］，其核心部分集熱系統(tǒng)包括聚光鏡、接收器、支架和跟蹤裝置，系統(tǒng)性能的主要評(píng)價(jià)逡逑指標(biāo)是集熱系統(tǒng)的集熱效率。聚光鏡、接收器、支架和跟蹤裝置任一部分性能的下降逡逑都會(huì)對(duì)集熱效率產(chǎn)生重大影響。通常接收器采用玻璃真空集熱管，若真空管的真空逡逑度、選擇性涂層的發(fā)射率及玻璃－金屬封接沒有達(dá)到技術(shù)指標(biāo)，隨著內(nèi)部工質(zhì)的溫度升逡逑高，熱損失勢(shì)必增大，工質(zhì)的有用得熱量降低，從而降低集熱效率。聚光鏡對(duì)集熱效逡逑率的影響主要在于兩個(gè)方面，一方面鏡面的反射線是否聚光到接收器，這依賴于聚光逡逑鏡的面型曲線；另一方面是鏡面的反射率大小，而反射率的大小與鏡面粗糙度有關(guān)，逡逑這取決于鏡面的材料及制造工藝。聚光鏡對(duì)接收器處能流密度的影響可以達(dá)到幾個(gè)數(shù)逡逑量級(jí)，而且在太陽能中高溫?zé)崂孟到y(tǒng)中，聚光系統(tǒng)的成本占比一般會(huì)超過５０％［２］，而逡逑且聚光鏡不僅本身有著較大的性價(jià)比提升潛力

究成果的基礎(chǔ)上，又提出一種采用端部約束及集中力優(yōu)化成型曲柱面聚光鏡，并系統(tǒng)地研究了新型聚光鏡的成型原理、熱彎方法、面型數(shù)據(jù)及表面粗糙度、聚光光學(xué)效率等，為新型聚光提供了理論和實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)。逡逑研究現(xiàn)狀逡逑太陽能聚光技術(shù)逡逑陽能聚光器由反射鏡和支架兩部分組成，反射鏡放置在一定機(jī)構(gòu)的幫助下，使反射鏡反射的太陽光聚焦到集熱器吸熱面。點(diǎn)要求：①具有較高的反射率；②具有良好的聚光性能；③具良好的抗疲勞能力；⑤具有良好的抗風(fēng)載荷能力；⑥具有良好有良好的運(yùn)動(dòng)性能；⑧具有良好的保養(yǎng)、維護(hù)、運(yùn)輸性能。逡逑太陽能熱利用的定日鏡相比，槽式太陽能熱利用聚光系統(tǒng)的制造體現(xiàn)在以下三點(diǎn)：①拋物面鏡曲面比定日鏡曲面弧度大；②平放比定日鏡要大，抗風(fēng)能力要求更高；③運(yùn)動(dòng)性能要求更高。逡逑

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2824293