高寒地区槽式太阳能集热系统的聚光特性及集热性能研究
发布时间：2023-10-29 13:32
本文针对槽式聚光集热系统经反射镜聚焦后得到的能流密度分布、集热管遮光、寒冷地区系统高温热损失大、效率低等问题,基于高寒地区气候特点,对槽式集热管能流密度分布、聚光镜优化以及集热器热性能等进行理论分析、仿真模拟以及试验研究。针对集热管对聚光镜的遮挡问题,对完整型及非完整型抛物面聚光系统进行模拟,并对其几何参数进行优化,结果表明,当切割宽度小于玻璃管外径时,切割宽度对金属管能流密度分布几乎没有影响;几何聚光比越大、边缘角越小、开口宽度越大、焦距越大、金属管管径越小,金属管表面能流密度的峰值越大;通过正交优化设计试验可知,最优的系统结构参数为:开口宽度2.25m、焦距1m、金属管管径0.04m、反射镜中心切割宽度0.25m,此时聚光性能为最佳。通过建立槽式集热器仿真模型,模拟分析影响集热器热效率和?效率的影响因素,引入强化传热因子和强化系数,分析纳米流体传热工质的换热能效,结果表明,优化后集热器的热效率和?效率大于原有装置和完整型抛物面聚光系统;传热工质的强化系数随质量分数、流体进口温度的增加逐渐增大;粒径为10nm、20nm、30nm的纳米流体强化传热因子最大值分别为1.110、1.109...
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究背景与意义
1.2 槽式聚光器能流密度的研究现状
1.2.1 槽式聚光器光学特性模拟
1.2.2 槽式聚光器能流密度的试验研究
1.3 槽式集热系统集热性能的研究现状
1.4 高寒地区槽式集热系统的研究现状
1.5 本文研究内容
第二章 槽式集热器聚光特性的理论基础
2.1 引言
2.2 Sol Trace软件介绍
2.3 完整型抛物面聚光器模拟研究
2.3.1 模拟参数设置
2.3.2 能流密度分布
2.3.3 聚光模型验证
2.3.4 真空集热管对太阳辐射的遮挡研究
2.4 非完整型抛物面聚光器模拟研究
2.5 本章小结
第三章 非完整型抛物面集热器能流密度分布及结构优化
3.1 引言
3.2 槽式集热器能流密度分布
3.2.1 几何聚光比的影响
3.2.2 边缘角的影响
3.2.3 反射镜开口宽度的影响
3.2.4 焦距的影响
3.2.5 管径的影响
3.2.6 安装位置的影响
3.3 槽式集热器优化
3.3.1 正交优化概念
3.3.2 正交优化步骤
3.4 优化后的槽式集热器
3.5 本章总结
第四章 槽式集热器的集热性能分析
4.1 引言
4.2 物理模型和数学模型
4.2.1 物理模型
4.2.2 数学模型
4.3 边界条件
4.4 控制方程的求解设置
4.5 网格的无关性检验
4.6 集热器热效率和?效率模拟结果
4.6.1 粘度的影响
4.6.2 流量的影响
4.6.3 流体进口温度的影响
4.6.4 环境温度的影响
4.6.5 多因素影响
4.7 强化传热因子和强化系数
4.7.1 质量分数的影响
4.7.2 流体进口温度的影响
4.7.3 粒径的影响
4.8 本章小结
第五章 槽式聚光集热能流密度测量系统
5.1 系统简介
5.2 试验方法
5.3 晴天时能流密度测量结果
5.3.1 集热管表面灰度分布图
5.3.2 集热管表面能流分布彩虹图
5.3.3 能流密度测量结果分析
5.4 云层遮挡对集热管能流分布的影响
5.4.1 集热管表面灰度分布图
5.4.2 集热管表面能流分布彩虹图
5.4.3 能流密度测量结果分析
5.5 能流密度测量试验与模拟的对比
5.6 本章小结
第六章 槽式聚光集热系统试验研究
6.1 试验装置
6.2 试验方法
6.3 集热器集热性能测试结果
6.3.1 太阳直射辐照度的影响
6.3.2 瞬时热效率回归方程分析
6.3.3 集热器集热性能试验与模拟的对比
6.4 本章小结
结论与展望
结论
展望
参考文献
致谢
在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果
本文编号：3858178
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究背景与意义
1.2 槽式聚光器能流密度的研究现状
1.2.1 槽式聚光器光学特性模拟
1.2.2 槽式聚光器能流密度的试验研究
1.3 槽式集热系统集热性能的研究现状
1.4 高寒地区槽式集热系统的研究现状
1.5 本文研究内容
第二章 槽式集热器聚光特性的理论基础
2.1 引言
2.2 Sol Trace软件介绍
2.3 完整型抛物面聚光器模拟研究
2.3.1 模拟参数设置
2.3.2 能流密度分布
2.3.3 聚光模型验证
2.3.4 真空集热管对太阳辐射的遮挡研究
2.4 非完整型抛物面聚光器模拟研究
2.5 本章小结
第三章 非完整型抛物面集热器能流密度分布及结构优化
3.1 引言
3.2 槽式集热器能流密度分布
3.2.1 几何聚光比的影响
3.2.2 边缘角的影响
3.2.3 反射镜开口宽度的影响
3.2.4 焦距的影响
3.2.5 管径的影响
3.2.6 安装位置的影响
3.3 槽式集热器优化
3.3.1 正交优化概念
3.3.2 正交优化步骤
3.4 优化后的槽式集热器
3.5 本章总结
第四章 槽式集热器的集热性能分析
4.1 引言
4.2 物理模型和数学模型
4.2.1 物理模型
4.2.2 数学模型
4.3 边界条件
4.4 控制方程的求解设置
4.5 网格的无关性检验
4.6 集热器热效率和?效率模拟结果
4.6.1 粘度的影响
4.6.2 流量的影响
4.6.3 流体进口温度的影响
4.6.4 环境温度的影响
4.6.5 多因素影响
4.7 强化传热因子和强化系数
4.7.1 质量分数的影响
4.7.2 流体进口温度的影响
4.7.3 粒径的影响
4.8 本章小结
第五章 槽式聚光集热能流密度测量系统
5.1 系统简介
5.2 试验方法
5.3 晴天时能流密度测量结果
5.3.1 集热管表面灰度分布图
5.3.2 集热管表面能流分布彩虹图
5.3.3 能流密度测量结果分析
5.4 云层遮挡对集热管能流分布的影响
5.4.1 集热管表面灰度分布图
5.4.2 集热管表面能流分布彩虹图
5.4.3 能流密度测量结果分析
5.5 能流密度测量试验与模拟的对比
5.6 本章小结
第六章 槽式聚光集热系统试验研究
6.1 试验装置
6.2 试验方法
6.3 集热器集热性能测试结果
6.3.1 太阳直射辐照度的影响
6.3.2 瞬时热效率回归方程分析
6.3.3 集热器集热性能试验与模拟的对比
6.4 本章小结
结论与展望
结论
展望
参考文献
致谢
在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果
本文编号：3858178
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