能源已經(jīng)成為國(guó)家的經(jīng)濟(jì)命脈,而地球上的化石能源是有限的,且可開采年限隨工業(yè)化進(jìn)程的加快在急劇減少,由此導(dǎo)致世界能源危機(jī)日益加劇。同時(shí),在工業(yè)化進(jìn)程中使用化石能源,會(huì)產(chǎn)生一系列的環(huán)境污染問(wèn)題。而太陽(yáng)能是多種可再生能源的源泉,在對(duì)太陽(yáng)能光熱利用過(guò)程中,也會(huì)受到太陽(yáng)能所具有的能流密度低、供能間歇、季節(jié)供能差異大等缺陷的限制。因此,可以通過(guò)聚光技術(shù)來(lái)提高太陽(yáng)能的供能能流密度,其中,復(fù)合拋物面聚光器（CPC,Compound Parabolic Concentrator）具有對(duì)追日跟蹤精度要求低、接收體位置與聚光器重心可重合、內(nèi)聚光、維護(hù)方便、可吸收部分散射光等特點(diǎn)而受到研究人員的關(guān)注。為此,本文設(shè)計(jì)了一種新型復(fù)合拋物面聚光器,并對(duì)影響聚光器性能的因素展開光學(xué)分析和試驗(yàn)測(cè)試�；诖�,搭建了復(fù)合拋物面太陽(yáng)能聚光集熱測(cè)試系統(tǒng),研究了系統(tǒng)的熱性能。首先,設(shè)計(jì)了固定尺寸接收體復(fù)合拋物面聚光器,建立三維模型,利用Light Tools對(duì)單層玻璃管內(nèi)平板接收體安裝位置和入射偏角對(duì)復(fù)合拋物面聚光器光學(xué)性能影響進(jìn)行光學(xué)仿真研究,得到:當(dāng)入射偏角分別為0°和12°時(shí),復(fù)合拋物面聚光器光線接收率和聚光效率均隨接收體... 

【文章來(lái)源】：內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)內(nèi)蒙古自治區(qū)

【文章頁(yè)數(shù)】：66 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

世界太陽(yáng)能資源分布[3]

第一章緒論5張維蔚等[7]利用熱管式真空管設(shè)計(jì)了一套可加熱水溫最高為473K的槽式太陽(yáng)能聚光集熱系統(tǒng)，在對(duì)該系統(tǒng)傳熱性能展開研究時(shí)建立了系統(tǒng)的一維傳熱過(guò)程數(shù)學(xué)模型。研究結(jié)果表明，該系統(tǒng)瞬時(shí)聚光集熱效率高于70%，且當(dāng)太陽(yáng)輻照度和環(huán)境溫度升高時(shí)聚光集熱效率也升高，但當(dāng)流體溫度和風(fēng)速升高時(shí)，聚光集熱效率反而降低。同時(shí)，系統(tǒng)傳熱性能隨環(huán)形區(qū)域壓力和滲入氣體種類變化而發(fā)生變化，當(dāng)環(huán)形區(qū)域壓力P<10–3Pa時(shí)，接收體熱損失較小；當(dāng)P>10–3Pa時(shí)，隨著環(huán)形區(qū)域壓力升高，接收體熱損失逐漸增大。1.2.2塔式太陽(yáng)能聚光器塔式太陽(yáng)能聚光器是基于地面建立的中央吸收高塔，并在中央吸收高塔頂部布置接收體，而中央吸收高塔四周布置定口鏡群。入射光線被中央吸收高塔四周布置的定口鏡群反射到塔頂部的接收體上，通過(guò)熱傳導(dǎo)將接收體內(nèi)的熔鹽或?qū)嵊偷裙べ|(zhì)加熱進(jìn)行利用或儲(chǔ)存起來(lái)實(shí)現(xiàn)光熱轉(zhuǎn)化，塔式太陽(yáng)能聚光器由于聚光比較大而工質(zhì)溫度較高，常用來(lái)發(fā)電，但仍在工程示范階段。如圖1-3為塔式太陽(yáng)能聚光器。圖1-3塔式太陽(yáng)能聚光器Fig.1-3Towersolarenergyconcentrator塔式太陽(yáng)能聚光器未被推廣使用主要受以下幾方面因素限制：定日鏡場(chǎng)的每一面反射鏡都需要不同的控制跟蹤策略以確保反射光線被中央吸收高塔頂部的接收體匯聚接收，跟蹤策略復(fù)雜；為達(dá)到目標(biāo)溫度，就需較大面積的定日鏡場(chǎng)，導(dǎo)致塔式太陽(yáng)能聚光器占地面積大，也增加了其建造成本；接收體位于中央吸收高塔的頂部，不利于維修與更換。1.2.3碟式太陽(yáng)能聚光器碟式太陽(yáng)能聚光器是由拋物反射面繞其對(duì)稱軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)形成的，聚光方式為點(diǎn)聚

內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文6焦式，可將入射太陽(yáng)光線反射匯聚于焦點(diǎn)，形成高密度太陽(yáng)能，碟式太陽(yáng)能聚光器主要包括拋物反射面、跟蹤器和接收體等[8,9]。碟式太陽(yáng)能聚光器如圖1-4所示。NatarajanSK等[10]對(duì)碟式太陽(yáng)能聚光器的雙軸跟蹤系統(tǒng)進(jìn)行了研究，并對(duì)跟蹤系統(tǒng)的性能進(jìn)行了試驗(yàn)測(cè)試研究。為了評(píng)估所提出的系統(tǒng)的性能，在焦點(diǎn)處放置光伏電池作為接收體，并測(cè)量短路電流，該跟蹤系統(tǒng)可使短路電流提高86%。但碟式聚光技術(shù)還不成熟，對(duì)其繼續(xù)研發(fā)推廣使用還有很大空間。圖1-4碟式太陽(yáng)能聚光器Fig.1-4Dishsolarenergyconcentrator1.2.4菲涅爾聚光器菲涅爾聚光器種類偏多，一般可分為點(diǎn)聚焦菲涅爾透射式聚光器、線性菲涅爾透射式聚光器和線性菲涅爾反射式聚光器。(1)點(diǎn)聚焦菲涅爾透射式聚光器XuN等[11]對(duì)點(diǎn)聚焦菲涅爾透射式聚光器進(jìn)行了研究。建立了二維穩(wěn)態(tài)傳熱模型。將模擬結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較，具有較好的一致性。該點(diǎn)聚焦菲涅爾透射式聚光器的熱學(xué)效率為60%。Xie等[12]研制了一種具有不同腔體接收體的點(diǎn)聚焦菲涅爾透射式聚光器，研究了不同空腔接收體的熱損失，試驗(yàn)結(jié)果和數(shù)值計(jì)算結(jié)果均表明，存在最優(yōu)的接收體形狀為錐形空腔接收體，其熱效率較高而熱損失較低，相比于其他接收體傳熱性能更好。WangH等[13]提出了一種基于固定焦距的點(diǎn)聚焦菲涅爾透射式聚光太陽(yáng)灶。為了提高其光學(xué)效率，采用底部反射錐的空腔接收體作為固定接收體。為了優(yōu)化系統(tǒng)和接收體的光學(xué)性能，研究了接收體參數(shù)對(duì)系統(tǒng)性能的影響。分析表明，采用球面、圓柱形、圓錐形底部反射錐的空腔接收體的平均光學(xué)效率分別為72.23%、68.37%和76.40%，而常規(guī)空腔接收體的平均光學(xué)效率分別為68.49%、31.91%和74.61%。相比顯著增加3.74%、36.46%和1.79%。此外，與其

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號(hào)：3475990