發(fā)布時(shí)間：2020-10-23 06:14

　　 本文針對(duì)兩種不同類型太陽(yáng)能集熱器——雙層面蓋平板集熱器和線性菲涅爾反射式集熱器,利用熱遷移因子分析方法對(duì)其集熱性能進(jìn)行了研究。重點(diǎn)推導(dǎo)了各自集熱性能指標(biāo)瞬時(shí)熱效率、總熱損系數(shù)以及熱遷移因子等參數(shù)的數(shù)學(xué)解析式,并通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證了數(shù)學(xué)模型的準(zhǔn)確性與合理性。主要研究?jī)?nèi)容概括如下:1.分析了雙層面蓋平板集熱器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),繪制了熱網(wǎng)絡(luò)圖,分析了各部位的能量損失,發(fā)現(xiàn)頂部熱損失占主要比重,并給出總熱損系數(shù)UL的數(shù)學(xué)表達(dá)式。最后推導(dǎo)了其瞬時(shí)效率方程和熱遷移因子FR的數(shù)學(xué)解析式。2.搭建了雙層面蓋平板集熱器的試驗(yàn)系統(tǒng)。根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 4271-2007《太陽(yáng)能集熱器熱性能試驗(yàn)方法》對(duì)該系統(tǒng)的集熱性能進(jìn)行測(cè)試。在標(biāo)準(zhǔn)工質(zhì)流量0.02kg/m2·s工況下,根據(jù)測(cè)試結(jié)果采用最小二乘法擬合得到雙層面蓋平板集熱器的瞬時(shí)效率方程η=0.83-2.90T*,并繪制了瞬時(shí)效率曲線�；谒矔r(shí)效率方程計(jì)算出標(biāo)準(zhǔn)工質(zhì)流量下雙層面蓋平板集熱器的總熱損系數(shù)UL=3.12W/m2·℃,熱遷移因子FR=0.93。分析了不同工質(zhì)流量、不同進(jìn)口工質(zhì)溫度等因素對(duì)瞬時(shí)效率的影響;研究了不同集熱器出口工質(zhì)溫度與環(huán)境溫差下總熱損系數(shù)的變化,并繪制了擬合方程的曲線;研究了不同工質(zhì)流量對(duì)熱遷移因子的影響,繪制了關(guān)系曲線。對(duì)不同工質(zhì)流量下熱遷移因子的理論值和試驗(yàn)值進(jìn)行了對(duì)比,誤差在1.27%～1.82%之間,驗(yàn)證了數(shù)學(xué)模型的合理性。提出了優(yōu)化平板集熱器集熱性能的具體措施。3.介紹了線性菲涅爾反射式集熱器的基本結(jié)構(gòu)。分析了線性菲涅爾反射式集熱系統(tǒng)的鏡場(chǎng)布置原理,給出了 H、Qn、Sn和W等幾個(gè)重要參數(shù)之間的關(guān)系。發(fā)現(xiàn)CPC腔體吸收器的最大接收半角θmax的合理選擇對(duì)于線性菲涅爾反射式集熱系統(tǒng)的鏡場(chǎng)排布具有重要意義。介紹了 CPC腔體吸收器的結(jié)構(gòu)曲線。分析了線性菲涅爾反射式集熱系統(tǒng)鏡場(chǎng)最佳初始角度的選擇,給出了不同太陽(yáng)方位下,最佳初始角度的計(jì)算公式。重點(diǎn)研究了 CPC腔體吸收器的傳熱性能,繪制了其熱網(wǎng)絡(luò)圖,給出了各部位的能量平衡方程和換熱量的計(jì)算公式,并由此推出總熱損系數(shù)UL的數(shù)學(xué)解析式和線性菲涅爾反射式集熱器的瞬時(shí)效率方程。在瞬時(shí)效率方程中引入熱遷移因子FR并推導(dǎo)出其數(shù)學(xué)解析式。4.搭建了線性菲涅爾反射式集熱器的試驗(yàn)系統(tǒng)。介紹了試驗(yàn)臺(tái)的的基本情況和主要參數(shù)。采用瞬態(tài)測(cè)試法測(cè)試了線性菲涅爾反射式集熱器的集熱性能。通過(guò)測(cè)得的試驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合得到標(biāo)準(zhǔn)工質(zhì)流量0.02kg/m2·s下,線性菲涅爾反射式集熱器的瞬時(shí)效率方程η=0.65-1.97T*,并繪制了其瞬時(shí)效率曲線。根據(jù)瞬時(shí)效率方程,計(jì)算出標(biāo)準(zhǔn)工質(zhì)流量下,線性菲涅爾反射式集熱器的熱遷移因子FR=0.88,總熱損系數(shù)UL=9.75W/m2·℃。隨著歸一化溫差T*的增大,線性菲涅爾反射式集熱器的瞬時(shí)效率η呈線性減小;隨著集熱器出口工質(zhì)溫度與環(huán)境溫差ΔT的增大,線性菲涅爾反射式集熱器的總熱損系數(shù)UL逐漸增大并且增大的速度越來(lái)越快;隨著進(jìn)口工質(zhì)溫度的升高,線性菲涅爾反射式集熱器的熱遷移因子FR逐漸減小并且減小的速度越來(lái)越快。提出了優(yōu)化線性菲涅爾反射式集熱器集熱性能的具體措施。
【學(xué)位單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TK513.1
【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
符號(hào)說(shuō)明
第一章 緒論
    1.1 研究的背景和意義
        1.1.1 能源現(xiàn)狀
        1.1.2 太陽(yáng)能概述
        1.1.3 太陽(yáng)能利用技術(shù)
    1.2 研究現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題
        1.2.1 太陽(yáng)能平板集熱器的特點(diǎn)及研究現(xiàn)狀
        1.2.2 線性菲涅爾反射式集熱器的特點(diǎn)及研究現(xiàn)狀
        1.2.3 研究現(xiàn)狀總結(jié)和存在的問(wèn)題
    1.3 本文的主要研究工作
第二章 太陽(yáng)能集熱器熱遷移因子分析方法
    2.1 太陽(yáng)能集熱器的效率因子
    2.2 太陽(yáng)能集熱器的熱遷移因子
    2.3 本章小結(jié)
第三章 雙層玻璃蓋板平板集熱器集熱性能分析
    3.1 雙層玻璃蓋板太陽(yáng)能平板集熱器結(jié)構(gòu)分析
    3.2 雙層玻璃蓋板太陽(yáng)能平板集熱器集熱性能分析
        3.2.1 平板集熱器的基本能量平衡方程
        3.2.2 平板集熱器的總熱損系數(shù)
        3.2.3 平板集熱器的效率方程
        3.2.4 平板集熱器的效率因子
        3.2.5 平板集熱器的熱遷移因子
    3.3 本章小結(jié)
第四章 雙層玻璃蓋板平板集熱器集熱性能試驗(yàn)測(cè)試
    4.1 試驗(yàn)?zāi)康暮蛢?nèi)容
    4.2 試驗(yàn)方法和條件
    4.3 試驗(yàn)裝置和系統(tǒng)圖
    4.4 試驗(yàn)步驟
    4.5 試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析
        4.5.1 瞬時(shí)效率曲線
L'>        4.5.2 總熱損系數(shù)UL

        4.5.3 熱遷移因子F_R

    4.6 平板集熱器優(yōu)化分析
    4.7 本章小結(jié)
第五章 線性菲涅爾反射式集熱器集熱性能分析
    5.1 線性菲涅爾反射式集熱系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)
    5.2 線性菲涅爾反射式集熱系統(tǒng)鏡場(chǎng)布置
    5.3 CPC腔體吸收器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
    5.4 線性菲涅爾反射式集熱系統(tǒng)鏡場(chǎng)最佳初始角度的確定
    5.5 CPC腔體吸收器傳熱性能分析
    5.6 本章小結(jié)
第六章 線性菲涅爾反射式集熱器集熱性能試驗(yàn)分析
    6.1 線性菲涅爾反射式集熱器試驗(yàn)臺(tái)搭建
        6.1.1 線性菲涅爾反射式集熱系統(tǒng)鏡場(chǎng)
        6.1.2 CPC腔體吸收器和集熱管
        6.1.3 自動(dòng)跟蹤和傳動(dòng)系統(tǒng)
    6.2 線性菲涅爾反射式集熱器集熱性能試驗(yàn)
        6.2.1 試驗(yàn)?zāi)康募胺椒?br>        6.2.2 試驗(yàn)裝置及系統(tǒng)圖
        6.2.3 試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析
    6.3 線性菲涅爾反射式集熱器集熱效率分析
    6.4 線性菲涅爾反射式集熱器優(yōu)化設(shè)計(jì)
    6.5 本章小結(jié)
第七章 結(jié)論與展望
    7.1 研究總結(jié)
    7.2 工作展望
參考文獻(xiàn)
致謝
攻讀碩士學(xué)位期間的科研成果

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2852654

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