三种低倍聚光比CPC的对比研究

发布时间：2024-03-17 12:10

　　复合抛物面聚光器(CPC)是一种理想的非成像聚光器,在80-250℃的中低温领域具有广泛的应用前景。作为一种低倍聚光器,其结构简单成本低廉,具有可聚集部分散射、获取更高温度、无需跟踪装置等优点。目前低倍CPC集热器已利用到太阳能制冷、采暖、水消毒、海水淡化等项目中,未来可在工业用热、低温热发电等项目中发挥重要作用。 本文设计了聚光比分别为1.5、2.0和3.0的圆管型CPC,并采用U形铜管真空玻璃管作为其集热部分。基于光学软件Lighttools对三种CPC的光学性能进行了模拟,分别模拟了三者在不同入射角下的直接辐照和散射辐照两部分的光学效率并进行对比分析。 基于热平衡原理,通过分析CPC真空管集热部分的传热过程建立了CPC一维稳态的数学模型。搭建了开口面积相同的1.5X CPC、2.0X CPC和3.0X CPC集热系统,在晴天条件下测试了不同进口温度下三组CPC的稳态集热效率,并与数值计算结果进行了对比。实验结果显示CPC具有良好的集热效率,将实验结果通过线性拟合得出各自的热损系数与截距效率(CPC实验光学效率)。实验结果验证了通过增加CPC聚光比可有效降低其热量损失,且在相同加工...

【文章页数】：76 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 太阳能利用概况
        1.1.1 太阳能资源
        1.1.2 太阳能基本利用方式
    1.2 太阳能集热器的分类
        1.2.1 非聚光型集热器
        1.2.2 聚光型型集热器
    1.3 复合抛物面聚光(CPC)
        1.3.1 CPC的原理
        1.3.2 CPC的截取与分类
        1.3.3 CPC的研究进展
    1.4 本文的研究内容与方法
第2章 CPC设计加工与光学模拟
    2.1 CPC的设计
    2.2 CPC的加工制作
    2.3 CPC的光学模拟
        2.3.1 镜面铝的反射率
        2.3.2 CPC的光学效率
        2.3.3 CPC光学软件模拟
    2.4 本章小结
第3章 CPC的稳态传热模型与实验对比研究
    3.1 CPC稳态传热数学模型
    3.2 三组低倍聚光比CPC的实验介绍
        3.2.1 实验系统布置
        3.2.2 实验设备与测量仪器介绍
        3.2.3 实验效率计算
    3.3 实验结果与讨论
    3.4 本章小结
第4章 散射辐照比例对CPC性能的影响研究
    4.1 不同聚光比CPC在各地的辐照接收性能
        4.1.1 我国的辐照资源分布
        4.1.2 理想CPC辐照接收模型
        4.1.3 典型日与全年的辐照接收性能对比
    4.2 不同散射辐照比例天气下CPC集热性能实验对比究
    4.3 本章小结
第5章 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 问题与展望
参考文献
致谢
在读期间的研究成果



本文编号：3931010