真空集熱管熱性能測試系統(tǒng)的優(yōu)化研究.pdf

1、隨著科技水平的飛速發(fā)展，人類在太陽能熱發(fā)電方面取得了前所未有的成果。太陽能熱發(fā)電作為一種聚焦型太陽能熱發(fā)電模式，按照集熱方式的不同，可分為太陽能碟式熱發(fā)電、太陽能塔式熱發(fā)電、太陽能槽式熱發(fā)電等。由于槽式發(fā)電具有更為顯著的優(yōu)點，其已大量應(yīng)用于商業(yè)發(fā)電系統(tǒng)中。槽式熱發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電原理是通過類似拋物面柱的聚光反射鏡將不同方向所接收到的太陽光聚集到柱正中心的集熱管，從而將熱量傳遞給流動的載熱工質(zhì)，以驅(qū)動汽輪機進行發(fā)電。
　　真空集熱管(H

2、CE)是光熱發(fā)電過程中核心的部件之一，其集熱性能的好壞，直接影響到最終的發(fā)電效率，因而，通過特定方法進行集熱管熱性能測試對提升發(fā)電系統(tǒng)的效率顯得至關(guān)重要。該課題以真空集熱管的熱性能測試系統(tǒng)作為對象進行優(yōu)化研究，通過借鑒DLR和NREL所采用的測試方法，如室外測試（工作狀態(tài)測量法）和室內(nèi)測試（背太陽測量法），建立了對應(yīng)的熱性能測試模型。其中，室內(nèi)測試主要是針對其保溫的能力，這通過集熱管的熱損失來衡量。熱損測試結(jié)果會受到多種因素的影響，如兩

3、端保溫、溫度取樣點的選擇、溫度控制精度以及環(huán)境因素等。
　　本文從集熱管測試原理的角度出發(fā)，首先分析了集熱管熱性能測試系統(tǒng)設(shè)計過程中幾個重要的技術(shù)難點，如端部熱損失、管內(nèi)溫度場平衡、溫度檢測、電量檢測等，同時，闡述了在該測試過程中溫度控制的精度和穩(wěn)定性對測試結(jié)果的重要性。其次，根據(jù)測試模型設(shè)計并搭建了相應(yīng)的硬件框架，其中包括器件的選型、抗干擾設(shè)計等。在此硬件基礎(chǔ)上，以Visual basic6.0為開發(fā)工具，開發(fā)了監(jiān)測與控制軟件，

4、并根據(jù)測試要求，對軟件進行了修改和完善。然后，以熱性能測試作為目標(biāo)，將溫度控制作為重心，結(jié)合集熱管測試的特殊性對幾種常用溫度控制算法的優(yōu)缺點進行了對比，并由此提出了多級控制策略，以實現(xiàn)對系統(tǒng)的優(yōu)化。該策略會根據(jù)當(dāng)前控制目標(biāo)及系統(tǒng)狀態(tài)生成一條適應(yīng)于該次測試的控制目標(biāo)曲線，并根據(jù)升溫現(xiàn)狀實時給出適宜的控制參數(shù)，將二者進行結(jié)合，可以對集熱管的溫度進行精確的控制。最后，通過不同的測試過程對該算法的控制效果進行了驗證，同時采集了相應(yīng)的測試數(shù)據(jù)，在