槽式腔體式太陽能集熱器的數(shù)值模擬研究.pdf

1、太陽能是一種資源豐富且無需運(yùn)輸成本的可再生能源。目前國際對(duì)太陽能的利用技術(shù)主要有太陽能光電利用、太陽能采光利用、太陽能光熱利用和太陽能光化學(xué)利用。太陽能聚光技術(shù)包括：槽式太陽能聚光、塔式太陽能聚光和碟式太陽能聚光。槽式太陽能光熱利用技術(shù)是目前比較成熟并且可以投入商業(yè)運(yùn)行的技術(shù)。因其屬于中高溫利用，熱損失較小、溫度上升較快、儲(chǔ)熱能力強(qiáng)且熱效率較高，所以槽式太陽能發(fā)電有較大的上升空間。在槽式太陽能光熱利用技術(shù)中，聚光和集熱是槽式太陽能集熱器

2、收集太陽能的關(guān)鍵技術(shù)，因此有必要對(duì)聚光和集熱技術(shù)進(jìn)行有針對(duì)性和系統(tǒng)地研究，為后續(xù)的熱利用部分提供有力支持。本研究主要內(nèi)容包括：
　?、磐ㄟ^利用TracePro軟件對(duì)槽式腔體式太陽能集熱器的光學(xué)性能進(jìn)行模擬計(jì)算，可以得到以下結(jié)論：隨著直接太陽輻照度的增加，總光通量增加，光學(xué)效率保持不變；隨著拋物面反射率和吸熱器吸收率的增加，總光通量和光學(xué)效率均隨之增加；光學(xué)效率和總光通量隨著拋物面與吸熱器距離增加成近似正態(tài)分布的變化；隨著腔體遮擋面

3、積的增加，總光通量隨之降低，光學(xué)效率隨之增加；隨著開口寬度的增加，總光通量隨之增加，光學(xué)效率隨之下降；對(duì)于不同布管方式，腔體的光學(xué)效率從大到小五種分別為：豎直擺放、頂部順排擺放、頂部插排擺放、頂部分散擺放和頂部集中擺放；隨著光線以y-z軸所在平面為中心，入射角度沿z軸向左向右增加的時(shí)候，總光通量隨之下降，光學(xué)效率也隨之下降直至保持平穩(wěn)；隨著光線以x-y軸所在平面為中心，入射角度沿x軸向左向右的增加的時(shí)候，總光通量和光學(xué)效率隨之下降。

4、r>　　⑵通過利用Fluent軟件對(duì)槽式腔體式太陽能集熱器的熱學(xué)性能進(jìn)行模擬計(jì)算，可以得到以下結(jié)論：隨著直接太陽輻照度、拋物面反射率和吸熱器吸收率的增加，熱功率和熱效率隨之增加；隨著拋物面與吸熱器距離的增加，熱功率和熱效率隨之下降；隨著腔體遮擋長度的增加，熱功率和熱效率均呈現(xiàn)先增加后下降的趨勢(shì)；熱效率從大到小五種布管方式分別為：底部集中擺放、環(huán)繞腔體擺放、底部分散擺放、底部順排擺放和底部插排擺放；隨著工質(zhì)入口速度的增加，熱功率和熱效率均

5、呈現(xiàn)先迅速下降后緩慢下降的趨勢(shì)；隨著管子長度的增加，熱功率和熱效率先成正比例線性增加，后保持不變；納米流體的熱功率和熱效率要明顯高于水和導(dǎo)熱油的；隨著納米流體體積份額的增加，熱功率和熱效率均呈現(xiàn)線性增加的趨勢(shì)；隨著納米流體粒徑的增加，熱功率和熱效率均隨著增加；Cu-導(dǎo)熱油納米流體的熱功率和熱效率要高于Cu-水納米流體；隨著光線以y-z軸所在平面為中心，入射角度沿z軸向左向右增加的時(shí)候，熱功率和熱效率先增加后下降；隨著光線以x-y軸所在平

6、面為中心，入射角度沿x軸向左向右的增加的時(shí)候，熱功率和熱效率隨之下降。
　　⑶對(duì)槽式腔體式太陽能集熱器的光學(xué)效率和熱效率進(jìn)行正交分析，可以得到以下結(jié)論：八種因素對(duì)光學(xué)效率的影響從大到小依次為：光線沿z軸入射角度、光線沿 x軸入射角度、拋物面反射率、拋物面與吸熱器距離、吸熱器吸收率、開口寬度、遮擋長度、直接太陽輻照度；六種因素對(duì)熱效率的影響從大到小依次為：光線沿z軸入射角度、拋物面反射率、光線沿 x軸入射角度、直接太陽輻照度、吸熱器