基于热电效应测量聚光焦面能流密度的仿真与实验研究

发布时间：2024-05-23 05:35

　　碟式太阳能聚光器将太阳光反射汇聚于面积很小的焦面上,大大地提高了太阳光的能流密度和能量品位。焦面能流密度分布是评价聚光器聚光效果的关键因素,对聚光集热系统和聚光光电系统的设计、安装和效率分析起到决定性作用。目前,两种测量焦面能流密度分布的方法中,直接法测量分辨率较低,间接法无法得到真实的能流密度值。因此,开展对焦面能流密度测量方法和分布特性的研究意义远大。在目前测量方法基础上,利用铠装热电偶高温测量的优势,提出基于热电效应原理的间接测量方法。利用ANSYS软件构建铠装热电偶物理模型,将入射能流密度作为输入,铠装热电偶导热系数和表面对流与辐射换热作为边界条件,进行传热分析,仿真得到能流密度与输出温度间的热力学函数,利用其反函数测量太阳能聚光焦面能流密度。设计实验装置,对单支热电偶仿真所得函数进行实验验证。将热电偶与热流传感器置于两块相同菲涅尔透镜焦点处,保证两测量面接收的能流密度相同,同时得到热电偶输出温度和热流传感器输出能流密度数值。对比实测和仿真数据,结果显示入射能流密度大于750kW/㎡时,其相对误差小于5%。测量聚光器焦面能流密度需要布置多支热电偶,各热电偶的传热相互影响。在单支...

【文章页数】：69 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 能源概况
        1.1.1 世界能源现状
        1.1.2 中国能源现状
    1.2 太阳能聚光利用技术
        1.2.1 太阳能聚光技术
        1.2.2 碟式太阳能聚光
    1.3 碟式聚焦焦面能流密度测量
        1.3.1 直接测量法
        1.3.2 间接测量法
    1.4 本课题的研究方法及内容
        1.4.1 研究方法
        1.4.2 研究内容
第二章 铠装热电偶测量能流密度的原理与模型
    2.1 热电偶测量能流密度的理论分析
        2.1.1 测量原理
        2.1.2 传热分析
    2.2 参数的确定
        2.2.1 导热系数的确定
        2.2.2 对流换热系数的确定
        2.2.3 发射率的确定
    2.3 仿真分析
        2.3.1 仿真结果
        2.3.2 环境参数对函数关系式的影响
    2.4 验证实验
        2.4.1 实验原理
        2.4.2 设计测试装置
        2.4.3 跟踪平台及测量设备
    2.5 实验结果分析
        2.5.1 铠装热电偶输出温度与入射能流关系曲线的验证
        2.5.2 铠装热电偶表面温度分布
    本章小结
第三章 碟式聚光器焦面能流密度分布的测量
    3.1 碟式聚光器聚光原理
        3.1.1 太阳张角理论
        3.1.2 碟式聚光器的理论焦斑
    3.2 多支热电偶的传热分析
        3.2.1 测量装置结构
        3.2.2 多支热电偶对流换热分析
        3.2.3 多支热电偶辐射换热分析
    3.3 测量装置的仿真分析
        3.3.1 数学建模
        3.3.2 确定边界条件
        3.3.3 仿真分析
    3.4 碟式聚光器焦面能流密度测量
        3.4.1 搭建实验平台
        3.4.2 环境参数变化
        3.4.3 实验数据分析
    本章小结
第四章 碟式聚光器聚光特性实验研究
    4.1 聚光效果的分析方法
        4.1.1 主要技术参数
        4.1.2 焦面总能流计算
    4.2 能流密度分布特性
        4.2.1 测试系统及说明
        4.2.2 结果分析
    4.3 太阳位置对聚光性能的影响
        4.3.1 太阳位置的定义
        4.3.2 测试方法及过程
        4.3.3 结果分析
    本章小结
结论与展望
参考文献
致谢
攻读学位期间发表的学术论文及取得的科研成果



本文编号：3981072