腔体吸收器位置对太阳能槽式系统光热转换性能的影响

针对腔体吸收器安装位置对其光热转换性能的影响进行了理论、模拟、实验研究。构建了太阳能槽式系统吸收器表面辐射热损失的物理模型,并进行了数学验证,结果表明吸收器表面的辐照度趋于均匀分布时,系统的热辐射损失减小。基于TracePro软件模拟了腔体吸收器在不同位置时的光学效率、辐照度标准差,发现腔体吸收器安装位置小于焦距时可获得较好的光学性能,采用焦距为1200mm的槽式系统进行了腔体吸收器光热转换性能的实验验证,当腔体吸收器安装焦距为系统焦距的98.75%,集热温度为201.3℃时,所构建的槽式系统的热效率可达35.53%。     

槽式太阳能集热器热性能测定新方法实验研究

集热器是槽式太阳能热发电系统吸收传输高热流密度太阳辐射能的核心部件。针对传统测定方法的不足,本文提出了一种测定槽式太阳能集热器热性能的直接电流加热DCH法。该法根据金属导体的焦耳效应,将吸热器金属管作为负载电阻,借助大电流电源对吸热器通电加热,集热器达到热平衡后流过吸热器的电流和被测段两端电压的乘积为集热器在该吸热器与环境温差下的热损失。基于DCH法的实验系统结构简单、制造成本低、操作方便,比传统方法的测量速度提高了5倍以上。实验结果与文献对比表明该测量的实验数据不确定度低,热损失曲线质量较好,实验结果精度高,显示了DCH法的可行性和可靠性。     

太阳能热化学制氢反应腔的热性能分析

本文修正了反应腔吸热效率的计算公式,在已有碟式聚光器的基础上,设计了一个太阳能热化学制氢反应器。本文计算了各种热损失对吸热器吸热效率的影响,也计算了反应腔倾斜角度以及采光孔尺寸对吸热效率的影响。计算结果表明,反应腔倾斜角度对反应腔热效率影响不大;采光孔直径越大,吸热效率越低。     

平行风风速对腔体复合热损失特性影响的数值模拟

在恒热流边界条件和不同平行风风速下,考虑通过保温层和腔体壁面的导热热损失,采用三维数值模拟方法对一侧全开的圆柱形腔体复合对流和辐射热损失特性进行研究。结果表明:平行风下,腔体内的温度分布和开口面速度分布都与无风时存在很大差异;随着风速的增大,对流热损失平均努塞尔数Nu_c单调递增,而辐射热损失平均努塞尔数Nu_r并不单调递减,且风速越大,变化越不明显;随着腔体倾角的增大,同一风速下Nu_c和Nu_r并不像无风时那样单调变化。     

30m~2槽式太阳能集热器性能模拟研究

本文针对30 m~2槽式太阳能集热试验装置,对太阳能集热器的性能进行了模拟。分析了太阳能集热器光热转化过程,建立了太阳能能量转换与传递模型,并开发了模拟计算程序,研究了集热器关键结构参数和运行参数对集热性能的影响规律。具体考察了太阳辐照强度、工质流量、环境风速、吸热管管径等对集热效率的影响。结果表明:太阳能集热器的集热效率随太阳辐照强度的增加而增大,随工质流量的增加而增大,存在最佳的吸热管管径使得集热效率最大。研究结果将为太阳能集热器的设计提供参考依据。     

槽式太阳能聚光集热器热性能数值研究

建立了槽式太阳能聚光集热系统的二维经验模型,应用试验数据验证了模型的可靠性。利用最新一代槽式太阳能集热管、结合LS-2聚光器,对其二者组成太阳能集热系统的光热性能进行了详细的数值研究,研究了传热流体流量、环境风速、传热流体与环境温差及环形空间压力等因素聚光集热器光热性能的影响。     

太阳能腔式吸热器不同启动状态下启动性能研究

由于太阳能在时间上的非连续性使得太阳能腔式吸热器要频繁地经历不同的启动过程,对腔式吸热器在冷态启动、温态启动和热态启动过程中的热性能进行了模拟。计算得到了吸热器在三种启动过程中入口处所需的太阳光能量,可为定日镜场的布置及控制提供理论指导,同时还得到了吸热器在启动过程中热效率及辐射热损失、对流热损失随时间变化的曲线。     

腔式太阳能吸热器热性能的模拟计算

腔式吸热器是塔式太阳能热发电系统中非常关键的一个部件,它的性能直接关系到整个发电系统的效率,因此对吸热器内的太阳能热流密度及吸热器的效率进行计算在吸热器设计中便显得尤为重要.本文提出了一种综合计算的方法来解决这个问题:首先利用蒙特卡罗(Monte Carlo)方法来模拟吸热器内太阳光束的行为,得到吸热器内的太阳能热流密度分布;然后利用流动换热的相应公式计算出吸热器内吸热管道的壁温;接着再对吸热器内空气的流场进行计算得到吸热器管道的热损失.利用这种综合计算的方法可以估算出太阳能在吸热器表面的热流密度分布以及吸热器的效率,为吸热器设计提供一定的理论指导.     

基于氮化钛和二氧化钛的超宽带太阳能吸收器

设计了一种基于耐火材料氮化钛(TiN)和二氧化钛(TiO₂)的光栅型超宽带太阳能吸收器,采用有限元方法研究了其吸收特性,并分析了其结构参数、工作波长和入射角度对吸收性能的影响。结果表明:通过调整结构参数,可以有效地控制其吸收特性。当波长为500～2000 nm,入射角度为0°～75°时,吸收效率可以达到80%以上,所设计的吸收器表现出了超宽带吸收的特性。单元结构的顶层采用半球形结构,可以提高吸收器的平均吸收率。所设计的吸收器在热光伏等方面有潜在的应用前景。     

基于TRNSYS的太阳能集热系统能量转化分析与优化

建立了太阳能集热器非稳态数学模型。以工程实例为研究对象,借助于TRNSYS软件,分析不同集热器类型,集热面积,水箱容积,水箱流量对太阳能集热系统性能的影响。优化集热器和水箱设计参数,采用变流量水箱系统,对提高太阳能集热系统综合性能有指导意义。     

螺旋盘管腔式熔盐太阳能吸热器的分析优化和研制

针对电工所开发的太阳能制氢用碟式聚光器,本文提出了一种螺旋管腔式熔盐太阳能吸热器,建立了螺旋管腔式熔盐太阳能吸热器的数学物理模型,进行了吸热器性能的计算分析,得到了吸热器结构参数以及熔盐流速对吸热器性能的影响规律,并从中选择了吸热器的最优结构参数,在此基础上研制出了螺旋盘管腔式熔盐太阳能吸热器样机.     

新型平板热管式太阳能集热技术

利用二维微通道阵列平板热管,提出了全新平板式太阳能集热技术及其热水系统,测试了平板微热管基本性能,将其应用于平板太阳能热水器,研制成功了新型平板热管式太阳能热水器,测试了热水器性能,其逐时最高效率为87.82%,日平均效率高达65.98%,且不受时域和地域限制,并具有成本低、抗冻、承压、紧凑、轻巧、不结垢等优点,整体性能优越,应用前景极其广阔。     

槽式太阳能集热器集热性能分析

本文运用蒙特卡罗光线追踪法(MCRT)模拟了抛物槽式系统聚光特性,并与计算流体与传热有限容积方法(FVM)结合,进一步研究了吸热管内耦合传热过程.聚光特性分析中考察了光不平行夹角、几何聚光比和边界角对太阳热流密度分布的影响;耦合传热模拟中考虑了液体油热物性随温度的变化以及吸收管外管壁辐射换热.模拟计算表明;模拟计算结果与文献数据对比符合较好,验证了计算方法与模拟程序的正确性.光不平行夹角主要对热流密度圆周方向分布产生影响,使其分布平缓,对热流密度轴向分布影响不大;随着几何聚光比的增大,太阳热流衰减区的角度跨度增大;随着边界角的增大,热流密度圆周分布曲线向圆周角90°方向平移,同时热流密度极大值降低.在太阳直射强度大致相同情况下,入口流速与入口温度对接收管表面对流换热与最大温差影响很大;同时变物性对流体对流换热影响也较大.     

碟式集热器驱动斯特林热机系统(火用)效率分析

本文用有限时间热力学方法分析了碟式太阳能集热器驱动内可逆斯特林热机系统的粗(火用) 效率与吸收器工作温度、聚光比和回热时间系数之间的优化关系.研究结果表明:碟式系统的(火用)效率随聚光比和吸收器工作温度的增加先增加后减小,随回热时间系数的增加而减小;碟式系统较为合适的聚光比范围为600～1000,所对应的吸收器工作温度为1000K～1600 K,当聚光比在850左右时,系统的(火用)效率达到最大值,约为0.54,此时吸收器的最佳工作温度为1200 K左右.这为碟式系统的优化设计与节能运行提供了理论指导.     

玻璃真空管内插热管式集热器非稳态效率分析

本文针对玻璃真空管内插热管式太阳能集热器的结构特点,非稳态效率进行了研究.通过能量平衡分析和实验对比,对两种集热器的非稳态效率进行了分析研究,得出较为理想的非稳态效率方程.理论分析与实验结果表明:玻璃真空管内插热管式集热器与全玻璃真空管式集热器相比,热容小、启动快、防冻抗冻能力强,能承压、稳定、安全运行,具有较好的高温效率特性和保温特性,非稳态效率高出15%左右,为其在太阳能膜蒸馏系统上的应用研究奠定了基础.     

聚光太阳能PV/T空气集热器能量和(火用)效率分析

文中建立了带有散热翅片的复合抛物面聚光太阳能PV/T空气集热器内部传热过程的一维稳态数学模型,对传热过程进行了数值模拟,对集热器热、电、(火用)和净电效率进行了计算.分析了空气质量流量、入射光强度、风速对集热器的空气温度及系统各效率的影响.结果表明:随着入射光强度的增加,空气进出口温差、热和(火用)效率是增大的,而电效率则有所降低.随着空气流量的增加,系统的净电效率和进出口温度差是降低的.通过计算可知集热器的(火用)效率在18%～11%,热效率可达65%,净电效率低于2%,并明显受空气质量流速的影响.     

抛物面式太阳能聚能系统聚光特性模拟

结合集热器的光学特性,本文应用蒙特卡罗法对理想的槽型和碟型两种抛物面集热器在不同焦距、不同边缘角时焦面上的热流密度进行了计算,获得了焦距、边缘角和聚光比之间的关系。在考虑太阳不平行度、跟踪指向误差、镜面的反射误差条件下,对碟型抛物面太阳能聚能系统的辐射特性进行了数值模拟分析,获得了吸收器壁面热流分布以及边缘角对焦面热流分布的影响,为太阳能聚能系统的设计和安装提供参考依据。     

太阳能电热联用系统动态特性分析

建立了太阳能电热联用系统的二维动态模型.模拟了晴天和多云两种气象条件下系统性能的日变化和年变化,分析了系统的水温、输出电功以及热电效率随辐射强度的日变化和年变化规律.结果表明,太阳辐射强度对PV/T系统的水温、输出电功以及电效率有直接影响,而热效率还与日辐射变化特性相关.