抛物槽式太阳能集热器集热实验及模拟研究

本文采用真空集热管在抛物槽式太阳能平台上进行了实验研究,传热工质为YD300型合成导热油。实验测定了该集热管的散热损失,并数值模拟了吸热管表面的能流密度分布。以此为边界条件研究了该集热管的换热性能。结果表明,循环工质温度和环境温度之差为180℃时,散热损失为220 W/m;该集热器吸热管表面圆周方向能流分布集中,流量对温度分布影响较大,当太阳直射辐照为1000 W/m~2,导热油温度为200℃,流量为0.5 kg/s时,吸热管圆周方向最大温差50℃左右,当流量增加到2.0 kg/s时,最大温差减小到20℃左右。     

槽式太阳能聚光集热器光热效率实验研究

基于自行研究开发、呈东西轴布置的太阳能槽形抛物面聚光集热器,建立了评估其光热性能的实验台,对其光热特性进行了详细实验研究。实验结果表明聚光集热器效率较高。聚光器与全新集热器组成的太阳能槽形抛物面聚光集热器峰值效率达70%左右,聚光器结构性能较好,跟踪驱动系统精度较高;但部分集热器经过320℃以上的温度后快速老化,致使整个太阳能槽形抛物面聚光集热器的热性能逐渐下降。     

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。     

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.     

多曲面槽式太阳能集热器的光线追踪分析

介绍了一种新型多曲面槽式太阳能聚光集热系统的工作原理,在计算机上进行三维建模,利用光学分析软件对该聚光集热系统安装平面型接收器和圆柱型接收器进行光线追迹分析,考察了接收器上的接收光束随入射光束角度的变化情况。通过追迹模拟,直观地再现了聚焦光线的分布、焦线宽度、偏心量和光线传输效率随入射偏角的变化。并对两种接收器类型产生...     

多曲面复合聚焦槽式太阳能集热器的研究

对一种多曲面复合聚焦槽式太阳能聚光集热器进行了理论与实验研究,介绍了其工作原理,对其重要的设计参数进行了计算和优化,给出了大致的取值范围.该新型槽式聚光集热器能够利用多曲面组合实现对太阳光反射聚焦,并具有在反射面上不留阴影、改善高温太阳能接收器的工作性能.实验表明,装置在低温段运行效率在45%以上.在高温段(≥80℃)...     

槽式DSG太阳能集热系统模拟分析

以采用真空集热管的一次通过式槽式DSG太阳能集热器为研究对象。基于集热器管内水工质的流型与传热特性,建立了集热器稳态传热模型,并验证了模型及计算方法的合理性。分析了当出口为400℃过热蒸汽时,集热器传热受太阳辐射强度、管径、水工质入口参数等的影响规律。结果表明集热器的传热效果取决于周围环境的边界条件以及集热器结构参数和水工质运行参数的选取,本文结论为DSG集热器的设计及运行提供了理论参考依据。     

槽式集热器吸热管外混合对流换热数值模拟

本文总结了太阳能抛物槽式集热器吸热器玻璃管外对流换热的影响因素.在Shiraz 250 kW槽式太阳能热发电系统集热器结构基础上,采用最佳口径比,设计了几种结构参数不同且具有典型意义的集热器;并对所设计不同集热器结构及位置因素影响下的吸热管外混合对流换热进行了数值模拟.模拟结果表明:吸热管外混合对流平均换热热损失随集热器距地距离增大而增大,但增幅越来越小;随集热器两半反射器间间距增大而减小.而不同结构参数下混合对流换热热损失,主要受到风流在不同运行方位下由于集热器阻滞所形成的风流压力场及速度场的影响,且随结构参数呈一定趋势变化.在此基础上进一步可研究吸热器复杂耦合传热过程.     

槽式太阳能集热器内耦合换热特性研究

对槽式太阳能集热器内的耦合换热过程建立了统一求解模型,推导了无量纲控制方程,并进行了耦合求解.结果表明:随Ra增加,管内自然对流形成的涡逐渐向右侧管壁方向移动,等温线中心向下偏移;环形空间内自然对流形成的涡向顶部移动,等温线向下偏转;随管径比增加,管内的混合对流换热系数增加,管外环形空间的换热系数减小.内管内外表面的温度梯度及局部换热系数均随着角度的增加而增加.在θ=π/4和θ=π/2的截面内,环形空间中间区域内温度沿半径方向不降反升,出现偏转;而在θ=3π/4和θ=π的截面内,圆管内部中间区域内的温度沿着径向不升反降,也出现偏转.     

抛物槽式太阳能集热器内合成油基纳米流体传热特性的数值模拟

对Al2O3-合成油纳米流体在槽式太阳能集热管内的传热特性进行流体动力学数值模拟,重点考察纳米流体导热系数模型的影响.通过与管内Nusselt数半经验模型的预测结果对比,表明使用考虑布朗运动的纳米流体导热系数模型可较好地预测集热管内传热特性.研究表明纳米颗粒与流体基液的相对运动具有促进集热管内传热的作用.最后,定量研究...     

抛物槽式太阳能蒸汽发生系统研究

针对600m2抛物槽式太阳能试验台,建立了太阳能蒸汽发生系统的数学模型,开展了模拟研究,并验证了集热场模型的正确性.研究了太阳直射辐射、入射角等因素对系统性能的影响,分析了系统动态特性,利用图像分析(EUD)方法分析了系统的能量转化过程.结果表明,系统集热效率在高温段下降程度加剧;集热效率随太阳入射角的增大而越小,入射...     

聚焦型太阳能集热器中腔体吸收器的热性能研究

本文对采用菲涅尔透镜一半圆式腔体吸收器的聚焦型太阳能集热装置进行了实验研究和理论分析计算.在相同天气情况下,针对具有不同形状玻璃盖层(半圆盖型YG,平板型PB,V型)和未加盖层(开口型KK)时的腔体吸收器在35～90℃温度范围内进行瞬时热效率测试得出热效率曲线,并且在室内测量了此温度范围内不同工况下的热损失.实验结果表明,半圆盖型(YG)吸收器热损失系数最小.本文还借助于CFD软件Fluent建立4种腔体模型,计算了腔体吸热面温度为90℃时的热损失,最后通过与实验结果的分析比较,发现计算值与实验值基本吻合(偏差小于10%).     

槽式太阳能电站集热管热性能测试及回归分析

利用热平衡法对桑普生产的槽式太阳能电站集热管的热性能进行了实验测试。实验结果显示,集热管内金属吸热管温度为143.6℃、200.9℃、267.2℃和290.3℃时,集热管的漏热量为21.2 W/m、39.8 W/m、50 5 W/m、88.8 W/m。根据集热管漏热的热物理过程,提出了H=f(T_(abs),T_(amb))=aT_(abs)~4+bT_(amb)~4b+cT_(amb)形式的回归模型,并对所测试真空管漏热量进行了回归分析,得到漏热量的回归数学表达式H=9.376×10~(-10)T_(abs)~4-8.685×10~(-10)T_(amb)~4-2.309×10~(-7)T_(amb)将回归模型应用于美国国家可再生能源实验室所测试的两种集热管,回归值与实验值符合较好,说明所提出的回归模型较合理。     

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%。     

槽式集热器效率分析和互补电站镜场设计

为实现给水加热型互补发电系统中太阳岛与动力岛更好耦合,本文建立了槽式集热器炯效率的热力学模型,分析了200 kW典型集热器效率随运行参数的变化规律:平均辐照600 W/m~2时最大效率为33%左右,最佳温度范围为250～350℃,并进行了实验验证,最后分析了互补发电系统集热场效率在设计辐照和偏离设计辐照时的特性规律,初步给出了热互补电站设计的原则。本研究结果为太阳能与火电互补发电技术的集热场设计提供了一个基本依据,具有较好的工程实用价值。     

套管型太阳能吸附集热器实验研究

针对常用太阳能吸附制冷装置采用平板式太阳能吸附集热器存在的不足,如焊接密封工艺要求高,不能应用氨工质,工程应用检修要求复杂等,本文构造了套管型太阳能吸附集热器,它除了可有效克服上述问题外,还可采用玻璃真空管等工艺取代发泡材料进行热防护处理,而且还能用于以真空系统运行的太阳能吸附制冷系统(采用水或甲醇等为制冷剂)。本文以活性碳-甲醇为工质对,对套管太阳能吸附集热器进行了实验,研究发现,该装置性能与玻璃套管类型,管间距等有关。采用普通型玻璃套管,其性能比平板吸附集热器系统略有下降,但处理工艺比较简单,成本较低,商用前景较好。     

太阳能与冷热电联产系统集成

本文研究太阳能与冷热电联产系统集成,增加槽式太阳能集热器,利用中低温太阳能.在相对节能率的基础上提出全年相对节能率,并采用全年相对节能率评价新系统,用以确定最佳太阳能集热器面积.用软件Aspen Plus模拟流程,装机容量275 kW时,太阳能集热器面积增加,新系统的全年相对节能率先增加后减少,最大全年节能率值为32.7%,而常规系统的全年节能率为30.7%,新系统较常规系统的全年节能率相对提高了6.5%,最佳太阳能集热面积为350 m2.对于不同装机容量,设计最佳太阳能集热器面积;对于同一装机容量,讨论太阳辐射强度及日照时间对最佳太阳能集热面积的影响.     

槽式太阳集热管热应力分析

本文以典型槽式太阳集热器为研究对象,建立了集热管三维结构模型,通过有限元的方法对其进行热结构耦合分析,得到了不同工况下集热管管壁温度场、应力场的分布规律。结果表明,集热管在波纹管段与直管段的过渡区域,管壁温度和温度梯度最大,且集热管最大热应变和最大等效应力位于过渡区域。在此基础上,分析了不同工况下集热管的最大等效应力.当集热管内壁对流换热系数由200 W·m~(-2)·℃~(-1)减小到50 W·m~(-2)·℃~(-1)时,其管壁最大等效应力会迅速增大。此结论将为集热管的安全运行提供参考依据。     

槽式集热器(火用)效率分析和互补电站镜场设计

为实现给水加热型互补发电系统中太阳岛与动力岛更好耦合,本文建立了槽式集热器(火用)效率的热力学模型,分析了200 kW典型集热器(火用)效率随运行参数的变化规律:平均辐照600W/m2时最大效率为33%左右,最佳温度范围为250～350°C,并进行了实验验证,最后分析了互补发电系统集热场(火用)效率在设计辐照和偏离设计...