CPC太陽能集熱器的集熱性能及其在中低溫領(lǐng)域的應(yīng)用研究
發(fā)布時間：2020-12-04 19:39
面對日益增長的綠色能源的需求,迫切需要開發(fā)能夠提供中低品位熱能的高效太陽能集熱器。復(fù)合拋物面集熱器（CPC）在80～250℃區(qū)間具有很好的集熱特性,但是由于研究投入不足,缺乏成熟技術(shù)。本文針對CPC的關(guān)鍵技術(shù),重點研究了接收半角、集熱管布置、和優(yōu)化集熱溫度等方面的問題,研究工作主要包括下列4個方面：（1）CPC設(shè)計：建立了太陽能輻射計算模型,計算得出南京地區(qū)四個典型日的太陽輻射強度。選取了接收半角為10°,20°,30°的三組圓管形CPC,吸收體采用了具有真空隔熱的集熱管,對四種真空集熱管（單管R、單管2R、雙管水平和雙曲面）布置方案進行了設(shè)計。（2）集熱器光學(xué)模擬：采用基于MCRT法的TRACEPRO軟件,對CPC太陽能集熱器進行光學(xué)建模；對不同半角、不同集熱管布置的方案進行模擬；分析研究CPC吸收太陽能輻射強度、總光學(xué)效率、吸收體表面的能流密度。（3）集熱效率模擬分析：建立CPC一維穩(wěn)態(tài)傳熱模型、瞬時集熱效率模型。以乙二醇為集熱工質(zhì),應(yīng)用FLUENT軟件,模擬分析了不同半角、不同進口溫度、不同質(zhì)量流量、不同環(huán)境溫度、不同風(fēng)速情況下的集熱效率。（4）經(jīng)濟性分析：應(yīng)用F-圖法的熱性能分...
【文章來源】：東南大學(xué)江蘇省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：75 頁
【學(xué)位級別】：碩士
【部分圖文】：
圖１－１中國太陽能資源分布圖ｗ??太陽能雖然具有資源分布廣泛、總量巨大、清潔，不會產(chǎn)生環(huán)境問題等特點，同時??也存在一定的局限性，單位面積能量密度低，資源存在間歇性，受晝夜、天氣、季節(jié)等??因素影響巨大
３％?４％??圖１－２能源需求構(gòu)成圖ＰＩ?圖１－３熱能溫度分布圖Ｗ??如圖１－２，?１－３所示，根據(jù)能量需求的結(jié)構(gòu)構(gòu)成，可ｔＵ看出熱能需求占能源總消耗的??７０％。在熱能需求中根據(jù)溫度分布的不同，各自占的份額也不同，其中中低溫度區(qū)間??１００￣２５０°Ｃ，占熱能消耗的２０％，約占能量總需求的１４％，因此對中低溫?zé)嵩吹男枨罅??非常大Ｐ１。??表１．２太陽能集熱器的類型Ｗ??安裝方式?集熱器類型?聚焦方式?聚光比集熱溫度??平板型集熱器（ＦＰＣ）?面聚焦?１?３０￣８０??ｇｊｇ?真空管型集熱器巧ＴＣ）?面聚焦?１?５０￣２００??１?？５?６０？２４０??復(fù)合拋物面聚光器（ＣＰＣ）?線聚焦?：Ｚ??ｏＵ?？ｊＵＵ??ＭＭ＇Ｓ？?菲涅爾透鏡集熱器（ＦＬＣ）?線聚焦?１０￣４０?６０－２５０??槽式太陽能集熱器（ＰＴＣ）?線聚焦?１５￣４５?６０？３００??＿?＾?碟式太陽能集熱器（ＰＤＲ）?點聚焦?１００－１０００?１００－５００??了?塔式太陽能集熱器（ＨＦＣ）?點聚焦?１００￣１５００?１５０－２０００??表１．２Ｗ給出了目前常用的太陽能集熱器類型，及其安裝方式、聚焦方式、聚光比范??圍和集熱溫度的范圍。對于集熱溫度為８０￣２５（ＴＣ的太陽能集熱器主要有復(fù)合拋物面集熱??器化ＰＣ），菲涅爾透鏡集熱器（ＦＬＣ），槽式太陽能集熱器（ＰＴＣ），對于ＦＬＣ和ＰＴＣ兩??種太陽能集熱器需要進行單軸跟蹤。但是對太陽進行跟蹤，技術(shù)復(fù)雜，跟蹤精度要求高，??而ＣＰＣ集熱器結(jié)構(gòu)簡單且不需要跟蹤
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【參考文獻】：
期刊論文
[1]太陽能集中供熱水系統(tǒng)運行的經(jīng)濟性分析[J]. 徐俊芳,李越銘,王皆騰,趙耀華. 建筑技術(shù). 2015(11)
[2]不同方位角上太陽能集熱器最佳傾角的確定[J]. 鐘林志,孫志新,許巧玲,嚴(yán)哲欽. 福州大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2015(01)
[3]低溫?zé)嵩刺柲芪帐娇照{(diào)采暖工程案例[J]. 建設(shè)科技. 2014(18)
[4]基于TracePro新型復(fù)合拋物面集熱器的光學(xué)性能研究[J]. 李開創(chuàng),余雷,鄭立軍,趙明德. 太陽能. 2014(07)
[5]中溫太陽能集熱技術(shù)應(yīng)用分析[J]. 王敏,何濤,路賓. 建筑科學(xué). 2013(02)
[6]乙二醇裝置腐蝕與防護[J]. 趙敏,康強利. 石油化工設(shè)備技術(shù). 2012(05)
[7]太陽能系統(tǒng)經(jīng)濟性分析及評估新方法研究[J]. 代建國,楊建榮,陳戈. 綠色建筑. 2010(06)
[8]太陽能熱水工程案例分析[J]. 王凌志. 大眾科技. 2010(08)
[9]乙二醇裝置多效蒸發(fā)器的腐蝕與選材[J]. 胡久韶,王東,王麗銀,程四祥,周斌. 石油化工設(shè)備技術(shù). 2010(03)
[10]傾斜面上直射輻射計算方法的探討[J]. 程艷斌,何官興,唐潤生. 云南師范大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2009(02)
博士論文
[1]非跟蹤型太陽能聚光器的優(yōu)化分析和實驗研究[D]. 李桂強.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2013
碩士論文
[1]三種低倍聚光比CPC的對比研究[D]. 楊明.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2015
[2]基于全玻璃真空管和CPC集熱器的設(shè)計及性能研究[D]. 王進福.云南師范大學(xué) 2014
[3]新型CPC真空管式太陽能集熱器的模擬研究[D]. 高宏宇.昆明理工大學(xué) 2012
[4]蛇形復(fù)合拋物面太陽能集熱器的性能研究[D]. 張曉偉.天津大學(xué) 2012
[5]CPC熱管式真空管集熱器傳熱模型的分析[D]. 石玲.浙江大學(xué) 2007
[6]復(fù)合拋物面型集熱器性能研究[D]. 張曉東.西北工業(yè)大學(xué) 2006
本文編號：2898140
【文章來源】：東南大學(xué)江蘇省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：75 頁
【學(xué)位級別】：碩士
【部分圖文】：
圖１－１中國太陽能資源分布圖ｗ??太陽能雖然具有資源分布廣泛、總量巨大、清潔，不會產(chǎn)生環(huán)境問題等特點，同時??也存在一定的局限性，單位面積能量密度低，資源存在間歇性，受晝夜、天氣、季節(jié)等??因素影響巨大
３％?４％??圖１－２能源需求構(gòu)成圖ＰＩ?圖１－３熱能溫度分布圖Ｗ??如圖１－２，?１－３所示，根據(jù)能量需求的結(jié)構(gòu)構(gòu)成，可ｔＵ看出熱能需求占能源總消耗的??７０％。在熱能需求中根據(jù)溫度分布的不同，各自占的份額也不同，其中中低溫度區(qū)間??１００￣２５０°Ｃ，占熱能消耗的２０％，約占能量總需求的１４％，因此對中低溫?zé)嵩吹男枨罅??非常大Ｐ１。??表１．２太陽能集熱器的類型Ｗ??安裝方式?集熱器類型?聚焦方式?聚光比集熱溫度??平板型集熱器（ＦＰＣ）?面聚焦?１?３０￣８０??ｇｊｇ?真空管型集熱器巧ＴＣ）?面聚焦?１?５０￣２００??１?？５?６０？２４０??復(fù)合拋物面聚光器（ＣＰＣ）?線聚焦?：Ｚ??ｏＵ?？ｊＵＵ??ＭＭ＇Ｓ？?菲涅爾透鏡集熱器（ＦＬＣ）?線聚焦?１０￣４０?６０－２５０??槽式太陽能集熱器（ＰＴＣ）?線聚焦?１５￣４５?６０？３００??＿?＾?碟式太陽能集熱器（ＰＤＲ）?點聚焦?１００－１０００?１００－５００??了?塔式太陽能集熱器（ＨＦＣ）?點聚焦?１００￣１５００?１５０－２０００??表１．２Ｗ給出了目前常用的太陽能集熱器類型，及其安裝方式、聚焦方式、聚光比范??圍和集熱溫度的范圍。對于集熱溫度為８０￣２５（ＴＣ的太陽能集熱器主要有復(fù)合拋物面集熱??器化ＰＣ），菲涅爾透鏡集熱器（ＦＬＣ），槽式太陽能集熱器（ＰＴＣ），對于ＦＬＣ和ＰＴＣ兩??種太陽能集熱器需要進行單軸跟蹤。但是對太陽進行跟蹤，技術(shù)復(fù)雜，跟蹤精度要求高，??而ＣＰＣ集熱器結(jié)構(gòu)簡單且不需要跟蹤
?．＜！〇〇？〇??３％?４％??圖１－２能源需求構(gòu)成圖ＰＩ?圖１－３熱能溫度分布圖Ｗ??如圖１－２，?１－３所示，根據(jù)能量需求的結(jié)構(gòu)構(gòu)成，可ｔＵ看出熱能需求占能源總消耗的??７０％。在熱能需求中根據(jù)溫度分布的不同，各自占的份額也不同，其中中低溫度區(qū)間??１００￣２５０°Ｃ，占熱能消耗的２０％，約占能量總需求的１４％，因此對中低溫?zé)嵩吹男枨罅??非常大Ｐ１。??表１．２太陽能集熱器的類型Ｗ??安裝方式?集熱器類型?聚焦方式?聚光比集熱溫度??平板型集熱器（ＦＰＣ）?面聚焦?１?３０￣８０??ｇｊｇ?真空管型集熱器巧ＴＣ）?面聚焦?１?５０￣２００??１?？５?６０？２４０??復(fù)合拋物面聚光器（ＣＰＣ）?線聚焦?：Ｚ??ｏＵ?？ｊＵＵ??ＭＭ＇Ｓ？?菲涅爾透鏡集熱器（ＦＬＣ）?線聚焦?１０￣４０?６０－２５０??槽式太陽能集熱器（ＰＴＣ）?線聚焦?１５￣４５?６０？３００??＿?＾?碟式太陽能集熱器（ＰＤＲ）?點聚焦?１００－１０００?１００－５００??了?塔式太陽能集熱器（ＨＦＣ）?點聚焦?１００￣１５００?１５０－２０００??表１．２Ｗ給出了目前常用的太陽能集熱器類型，及其安裝方式、聚焦方式、聚光比范??圍和集熱溫度的范圍。對于集熱溫度為８０￣２５（ＴＣ的太陽能集熱器主要有復(fù)合拋物面集熱??器化ＰＣ），菲涅爾透鏡集熱器（ＦＬＣ），槽式太陽能集熱器（ＰＴＣ），對于ＦＬＣ和ＰＴＣ兩??種太陽能集熱器需要進行單軸跟蹤。但是對太陽進行跟蹤，技術(shù)復(fù)雜，跟蹤精度要求高，??而ＣＰＣ集熱器結(jié)構(gòu)簡單且不需要跟蹤
【參考文獻】：
期刊論文
[1]太陽能集中供熱水系統(tǒng)運行的經(jīng)濟性分析[J]. 徐俊芳,李越銘,王皆騰,趙耀華. 建筑技術(shù). 2015(11)
[2]不同方位角上太陽能集熱器最佳傾角的確定[J]. 鐘林志,孫志新,許巧玲,嚴(yán)哲欽. 福州大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2015(01)
[3]低溫?zé)嵩刺柲芪帐娇照{(diào)采暖工程案例[J]. 建設(shè)科技. 2014(18)
[4]基于TracePro新型復(fù)合拋物面集熱器的光學(xué)性能研究[J]. 李開創(chuàng),余雷,鄭立軍,趙明德. 太陽能. 2014(07)
[5]中溫太陽能集熱技術(shù)應(yīng)用分析[J]. 王敏,何濤,路賓. 建筑科學(xué). 2013(02)
[6]乙二醇裝置腐蝕與防護[J]. 趙敏,康強利. 石油化工設(shè)備技術(shù). 2012(05)
[7]太陽能系統(tǒng)經(jīng)濟性分析及評估新方法研究[J]. 代建國,楊建榮,陳戈. 綠色建筑. 2010(06)
[8]太陽能熱水工程案例分析[J]. 王凌志. 大眾科技. 2010(08)
[9]乙二醇裝置多效蒸發(fā)器的腐蝕與選材[J]. 胡久韶,王東,王麗銀,程四祥,周斌. 石油化工設(shè)備技術(shù). 2010(03)
[10]傾斜面上直射輻射計算方法的探討[J]. 程艷斌,何官興,唐潤生. 云南師范大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2009(02)
博士論文
[1]非跟蹤型太陽能聚光器的優(yōu)化分析和實驗研究[D]. 李桂強.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2013
碩士論文
[1]三種低倍聚光比CPC的對比研究[D]. 楊明.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2015
[2]基于全玻璃真空管和CPC集熱器的設(shè)計及性能研究[D]. 王進福.云南師范大學(xué) 2014
[3]新型CPC真空管式太陽能集熱器的模擬研究[D]. 高宏宇.昆明理工大學(xué) 2012
[4]蛇形復(fù)合拋物面太陽能集熱器的性能研究[D]. 張曉偉.天津大學(xué) 2012
[5]CPC熱管式真空管集熱器傳熱模型的分析[D]. 石玲.浙江大學(xué) 2007
[6]復(fù)合拋物面型集熱器性能研究[D]. 張曉東.西北工業(yè)大學(xué) 2006
本文編號：2898140
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