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.     

槽式太阳能集热与化学热泵耦合的复合发电系统

本文提出了一种抛物槽式太阳能集热与化学热泵耦合的复合发电系统,对其热力性能进行了分析,并研究了反应器中反应蒸汽温度、镜场加热给水温度等关键运行参数对系统性能的影响。研究了太阳能特征参数对系统性能的影响规律,分析了太阳直射辐照强度(DNI)高于设计工况时,储能材料氧化钙的量与DNI的关系。设计工况下,系统输出功335.7 MW,热效率为30.4%,发电效率23.6%。所提出的系统,为解决槽式太阳能单独热发电系统蒸汽参数低导致动力循环热效率低的难题提供了新途径。     

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。     

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...     

圆柱面菲涅耳镜太阳能集热系统研究

本文介绍了一种利用圆柱面菲涅耳镜组成的太阳能集热系统,该系统主要由菲涅耳聚光器、二次聚光器、太阳跟踪器、换热器和负载等部件组成。介绍了圆柱面菲涅耳透镜的设计思路,并采用工业化方法研制成功了0.65m×1 m的线聚焦圆弧形菲涅耳透镜,并利用该透镜搭建太阳能集热系统研究平台。在实际天气下对该系统性能进行了测试,结果表明,该系统可以实现集热温度200℃以上,在集热温度小于100℃时,中午10:00.14:00时间段,该系统的集热效率可以达到近60%,午后14:00-15:00时段,效率可以达到近38%。说明该系统在一天之内有6 h高效运行。     

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。     

太阳能槽式系统接收器光学效率的特性研究

从理论上分析了真空管和三角形腔体两种接收器之间的光学效率差异,给出了腔体接收器有效吸收率取优化值时临界安装位置的计算表达式,并基于Trace Pro软件进行了模拟计算验证。模拟结果显示腔体光学效率可达89.1%,而真空管为77.1%,垂直和平行方向安装位置的偏差对两者效率的影响类似,但腔体接收器光学效率变化曲线呈现轻微的不对称性,垂直安装位置取焦距下方5~20 mm范围内最佳。反射镜面偏转误差对接收器效率的影响较大,偏转角度应控制在0.4°以内,超出该角度时腔体效率下降的幅度小于真空管。实验测试结果证实了这一结论,并且推算出在理想安装条件下、集热温度为168.6℃时两者集热效率达到平衡点55.0%,低于该临界温度时腔体接收器更占优势。     

立式集热板太阳能热气流电站系统研究

设计了一种立式集热板式太阳能热气流电站,分析了该系统的最大输出功率及能量转换率。数学模型考虑了系统尺寸、太阳辐射及环境条件对系统最大输出功率的影响。结果表明系统最大输出功率不仅是烟囱高度的函数,同时与太阳辐射及环境参数有很大关系。受结构限制,在太阳辐射强度为1000 W/m~2、烟囱高度为100m时,本系统能量转换率约为0.2%,在设计上可考虑采用多条集热式烟囱通道并联方式来增加集热面积,以达到提高系统最大输出功率的目的。     

新型太阳能与燃气轮机联合循环互补系统集热场优化研究

新型太阳能与燃气轮机联合循环互补系统根据不同类型的太阳能集热装置的集热特性,实现其与燃气轮机联合循环系统的梯级互补,将太阳能直接蒸汽发生系统(DSG)与高压蒸汽蒸发过程耦合,同时将低压蒸汽的生成过程与热管式真空管集热器进行耦合。本文主要针对真空管集热场中集热器行间距及倾斜角等参数的优化问题,开展其对全年有效太阳热能及平均集热效率影响规律的研究。     

槽式集热管管内混合对流换热的数值模拟

本文对均匀与非均匀热流密度条件下、压力10 MPa时的过热水蒸气在抛物槽式太阳能集热管管内充分发展段的混合对流换热过程进行了数值模拟。结果发现,在非均匀热流密度条件下,与纯强制对流换热相比:层流时,混合对流换热的阻力系数增加21%~133%,Nu提高48%~261%;湍流时,混合对流换热的阻力系数增加7%~236%,Nu提高6%~150%。特别是相比于均匀热流边界条件,非均匀热流边界条件下浮升力对流动传热的影响更为显著,传统的对于混合对流的判定标准需要修正。     

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。     

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.     

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。     

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℃)...     

太阳能槽式系统反射镜玻璃厚度对聚光特性的影响

针对太阳能槽式系统反射镜玻璃厚度对聚光特性的影响进行了理论、模拟和实验研究。研究结果表明,平行光下反射镜玻璃越厚,入射光线距光轴距离越远,ΔX、ΔY越大。对焦距为1200 mm,反射镜玻璃折射率为1.6的槽式系统进行了理论计算,玻璃厚度为1 mm的反射镜,当距光轴距离为200 mm和2000 mm时,ΔX为0.03 mm和1.69 mm,ΔY为0.19 mm和0.31 mm;当距光轴距离仍为2000 mm时,玻璃厚度为5 mm的反射镜,ΔX为8.41 mm,ΔY为1.55 mm。通过TracePro模拟以及实际实验测量,结果与理论计算相符。     

光漏斗聚光定向传光中央接收太阳能集热系统

提出了一种新型中央接收式太阳能高温集热系统,介绍了系统的运行原理,分析了系统的热效率影响因素。这个新型的太阳能高温集热系统具有如下特点:可将多个光漏斗和偏光器组成一个太阳能聚光器阵列,每个聚光器都能将低能流密度的太阳光束会聚成高能流密度的平行光束,并由偏光器传送到中央接收器,于是中央接收器可获得很高的太阳光照射能流,转化为热能后将产生很高的温度,从而实现太阳光高温聚能。本系统的中央接收器无需建在高塔上,节省了建设费用,而且所有光漏斗跟踪太阳的方式相同,控制策略简单,定向偏光器的出光方向设定后可以固定不变,因而使整个系统结构简单,技术上易于实现。     

变面积槽式太阳能卡琳娜循环热力性能研究

本文研究了变面积槽式太阳能卡琳娜循环的热力性能,用以解决低辐照无法利用以及变辐照条件下卡琳娜循环变工况运行的问题。新系统主要包括两部分:可变镜面积抛物槽式太阳能集热器和可变流程卡琳娜循环。随太阳辐照强度减小,集热温度不变,透平入口温度不变,通过改变扩展聚光镜有效集热面积,维持集热量不变,减少变工况运行;当扩展聚光镜已经全部展开至主聚光镜两侧,而太阳辐照强度继续减小,需降低集热温度和传热介质进出口温差,降低透平入口温度,调整卡琳娜循环流程和主要参数。结果表明,新系统能够增大可利用的太阳辐照强度范围,维持集热场有效热能不变,减少系统变工况运行。     

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。