太陽能是一種資源豐富且無需運輸成本的可再生能源。目前國際對太陽能的利用技術主要有太陽能光電利用、太陽能采光利用、太陽能光熱利用和太陽能光化學利用。太陽能聚光技術包括:槽式太陽能聚光、塔式太陽能聚光和碟式太陽能聚光。槽式太陽能光熱利用技術是目前比較成熟并且可以投入商業(yè)運行的技術。因其屬于中高溫利用,熱損失較小、溫度上升較快、儲熱能力強且熱效率較高,所以槽式太陽能發(fā)電有較大的上升空間。在槽式太陽能光熱利用技術中,聚光和集熱是槽式太陽能集熱器收集太陽能的關鍵技術,因此有必要對聚光和集熱技術進行有針對性和系統(tǒng)地研究,為后續(xù)的熱利用部分提供有力支持。通過利用TracePro軟件對槽式腔體式太陽能集熱器的光學性能進行模擬計算,可以得到以下結(jié)論:隨著直接太陽輻照度的增加,總光通量增加,光學效率保持不變;隨著拋物面反射率和吸熱器吸收率的增加,總光通量和光學效率均隨之增加;光學效率和總光通量隨著拋物面與吸熱器距離增加成近似正態(tài)分布的變化;隨著腔體遮擋面積的增加,總光通量隨之降低,光學效率隨之增加;隨著開口寬度的增加,總光通量隨之增加,光學效率隨之下降;對于不同布管方式,腔體的光學效率從大到小五種分別為:豎直擺放、頂部順排擺放、頂部插排擺放、頂部分散擺放和頂部集中擺放;隨著光線以y-z軸所在平面為中心,入射角度沿z軸向左向右增加的時候,總光通量隨之下降,光學效率也隨之下降直至保持平穩(wěn);隨著光線以x-y軸所在平面為中心,入射角度沿x軸向左向右的增加的時候,總光通量和光學效率隨之下降。通過利用Fluent軟件對槽式腔體式太陽能集熱器的熱學性能進行模擬計算,可以得到以下結(jié)論:隨著直接太陽輻照度、拋物面反射率和吸熱器吸收率的增加,熱功率和熱效率隨之增加;隨著拋物面與吸熱器距離的增加,熱功率和熱效率隨之下降;隨著腔體遮擋長度的增加,熱功率和熱效率均呈現(xiàn)先增加后下降的趨勢;熱效率從大到小五種布管方式分別為:底部集中擺放、環(huán)繞腔體擺放、底部分散擺放、底部順排擺放和底部插排擺放;隨著工質(zhì)入口速度的增加,熱功率和熱效率均呈現(xiàn)先迅速下降后緩慢下降的趨勢;隨著管子長度的增加,熱功率和熱效率先成正比例線性增加,后保持不變;納米流體的熱功率和熱效率要明顯高于水和導熱油的;隨著納米流體體積份額的增加,熱功率和熱效率均呈現(xiàn)線性增加的趨勢;隨著納米流體粒徑的增加,熱功率和熱效率均隨著增加;Cu-導熱油納米流體的熱功率和熱效率要高于Cu-水納米流體;隨著光線以y-z軸所在平面為中心,入射角度沿z軸向左向右增加的時候,熱功率和熱效率先增加后下降;隨著光線以x-y軸所在平面為中心,入射角度沿x軸向左向右的增加的時候,熱功率和熱效率隨之下降。本文還對槽式腔體式太陽能集熱器的光學效率和熱效率進行正交分析,可以得到以下結(jié)論:八種因素對光學效率的影響從大到小依次為:光線沿z軸入射角度、光線沿x軸入射角度、拋物面反射率、拋物面與吸熱器距離、吸熱器吸收率、開口寬度、遮擋長度、直接太陽輻照度;六種因素對熱效率的影響從大到小依次為:光線沿z軸入射角度、拋物面反射率、光線沿x軸入射角度、直接太陽輻照度、吸熱器吸收率、拋物面與吸熱器距離。
【學位單位】：內(nèi)蒙古工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2016
【中圖分類】：TK513.1
【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 研究意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及存在問題
        1.2.1 國內(nèi)研究現(xiàn)狀
        1.2.2 國外研究現(xiàn)狀
        1.2.3 存在問題
    1.3 研究內(nèi)容
第二章 槽式腔體式太陽能集熱器
    2.1 槽式腔體式太陽能集熱器的組成
    2.2 槽式腔體式太陽能集熱器的物理模型
        2.2.1 槽式腔體式太陽能集熱器的總光通量
        2.2.2 槽式腔體式太陽能集熱器的光學效率
        2.2.3 槽式腔體式太陽能集熱器的熱損失
        2.2.4 槽式腔體式太陽能集熱器的熱功率
        2.2.5 槽式腔體式太陽能集熱器的熱效率
第三章 槽式腔體式太陽能集熱器的光學性能研究
    3.1 概述
        3.1.1TracePro簡介
        3.1.2Monte Carlo光線追跡法原理
    3.2 光學性能的影響因素
        3.2.1 直接太陽輻照度
        3.2.2 拋物面反射率
        3.2.3 吸熱器吸收率
        3.2.4 拋物面與吸熱器距離
        3.2.5 腔體遮擋面積
        3.2.6 開口寬度
        3.2.7 布管方式
        3.2.8 光線沿坐標軸的入射角度
    3.3 小結(jié)
第四章 槽式腔體式太陽能集熱器的熱學性能研究
    4.1 概述
        4.1.1 Fluent簡介
        4.1.2 Fluent數(shù)學計算模型
        4.1.3 Fluent邊界條件
        4.1.4 Fluent收斂原則
    4.2 熱學性能的影響因素
        4.2.1 直接太陽輻照度
        4.2.2 拋物面反射率
        4.2.3 吸熱器吸收率
        4.2.4 拋物面與吸熱器距離
        4.2.5 腔體遮擋長度
        4.2.6 布管方式
        4.2.7 工質(zhì)入口速度
        4.2.8 管長
        4.2.9 不同工質(zhì)
        4.2.10 納米流體的體積份額
        4.2.11 納米流體的粒徑
        4.2.12 納米流體的穩(wěn)定性
        4.2.13 光線沿坐標軸的入射角度
    4.3 小結(jié)
第五章 集熱器的光學性能和熱學性能的正交分析
    5.1 概述
        5.1.1 直觀分析法
        5.1.2 方差分析法
    5.2 光學性能的正交分析
    5.3 熱學性能的正交分析
    5.4 小結(jié)
結(jié)論
參考文獻
致謝
在讀期間取得的科研成果

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本文編號：2841804