拋物面槽式太陽能系統(tǒng)的光學和熱學性能分析與優(yōu)化.pdf

1、太陽能作為一種綠色可再生能源，在解決現(xiàn)今的環(huán)境污染和能源危機等問題具有重要的意義，因此在近幾十年得到了廣泛的應(yīng)用和快速的發(fā)展，投入的技術(shù)經(jīng)費也逐漸增大。為了實現(xiàn)太陽能規(guī)?；彤a(chǎn)業(yè)化的利用，提高太陽能集熱裝置的集熱效率，降低系統(tǒng)的熱損，減少熱電站建造和運行的成本等成為研究的熱點。
　　本文提出了考慮鏡面折射誤差影響的槽式太陽能系統(tǒng)的光學模型。通過模型的計算結(jié)果與實驗數(shù)據(jù)的比較驗證了系統(tǒng)光學模型的準確性?；谧畲竽昶骄鶅裟芰啃?，給出

2、了槽式系統(tǒng)最優(yōu)設(shè)計參數(shù)算法和典型系統(tǒng)參數(shù)。本文使用建立的模型比較了膜反射鏡和玻璃反射鏡下的真空管槽式系統(tǒng)性能。在建立的光學模型的基礎(chǔ)上，本文還提出了一種二維槽式太陽能系統(tǒng)管式集熱器的熱學模型，發(fā)展了快速的數(shù)值算法，并將其耦合到三維槽式系統(tǒng)的光學模型上。除此之外，熱學模型考慮了溫度對材料熱性能的影響，提高了準確性，并且應(yīng)用換熱公式直接計算集熱管兩個面的輻射換熱，減小了計算量。本文應(yīng)用模型計算了兩種集熱管槽式太陽能系統(tǒng)在有無太陽輻照下的性能

3、，并與實驗數(shù)據(jù)及其它二維傳熱模型的計算結(jié)果進行了比較?；跓釋W模型，還分析了外界環(huán)境條件，導熱流體的流速以及集熱管的光學系數(shù)對真空管槽式系統(tǒng)集熱效率的影響。模型有較廣的適用范圍，可預測不同槽式光學設(shè)計參數(shù)和不同管式集熱器設(shè)計參數(shù)系統(tǒng)性能。
　　本文的主要結(jié)論如下:(1)當忽略了折射表面誤差時，光學效率計算存在高達20％的誤差。在預測使用玻璃反射鏡槽式太陽能系統(tǒng)性能時，應(yīng)同時考慮反射誤差和折射誤差。(2)兩種反射鏡下的真空管槽式系統(tǒng)

4、在使用南北追蹤方式下，冬季的系統(tǒng)性能相對低一些，并且冬至日輸出的凈能量比夏至日的1/6還低。(3)在當?shù)鼐暥葹?0°的冬至日正午，使用玻璃反射鏡的槽式太陽能系統(tǒng)的凈能量效率比使用膜反射鏡的情況低一半。(4)當兩種反射鏡下的槽式太陽能系統(tǒng)光學性質(zhì)一樣時，在高緯度的情況下，使用膜反射鏡的系統(tǒng)比使用玻璃反射鏡更可取。(5)當槽式太陽能系統(tǒng)的集熱器工作溫度達到250℃以上的實際工況下，本文模型預測的集熱效率的平均相對誤差，對于真空集熱管為0.9