不同低倍聚光比CPC熱性能的對比實驗研究.pdf

1、如今化石能源的大量開采不僅使得其日益枯竭，而且導致全球環(huán)境問題的日益突出。尋找一種無污染、可替代的新型能源迫在眉睫，而太陽能作為清潔能源，逐漸成為人類能源利用中不可或缺的一部分。本文結(jié)合復合拋物面聚光器(CPC)對太陽能中低溫熱利用方面展開研究。低倍CPC集熱器可得到100～200℃的熱量，可用于產(chǎn)暖、工業(yè)用熱、中低溫熱發(fā)電等。
　　聚光比是CPC集熱器的一個重要參數(shù)，不同的聚光比對集熱性能的好壞有著重要影響。目前關于不同聚光比的

2、低倍CPC在中低溫范圍內(nèi)的熱利用以及不同天氣下的熱性能分析還沒有詳細研究。因此，本文針對以上內(nèi)容，建立了三種聚光比分別為1.5、2.0和3.0的低倍CPC集熱系統(tǒng)，具體工作如下:
　　(1)運用光學軟件TracePro，對三組CPC集熱器的直射光線在不同入射角的情況進行光學分析，研究在入射角變化情況下，其光學效率和直射光線抵達吸熱管的變化趨勢。
　　(2)建立起CPC集熱器的穩(wěn)態(tài)傳熱模型，為后續(xù)的試驗研究提供理論基礎。利用導

3、熱、對流和輻射三種不同傳熱途徑對CPC真空管展開熱性能分析，依據(jù)CPC真空管的理論模型得到其等效熱網(wǎng)絡圖，并結(jié)合熱力學第一定律求解。
　　(3)研究了在一定溫度和一定流量下，不同散射輻照占總輻照比例（散射占比）對這三種不同聚光比低倍CPC系統(tǒng)集熱效率的影響。研究結(jié)果表明，較高聚光倍數(shù)的CPC在散射占比較低時表現(xiàn)出最高熱效率。
　　(4)在晴朗白天條件下，研究了在一定流量下，不同溫度(60～150℃)對這三種CPC集熱系統(tǒng)熱效

4、率的影響。研究結(jié)果表明，CPC熱損系數(shù)隨聚光倍數(shù)的升高而降低;入口溫度越高（超過100℃時），3.0X CPC集熱效率優(yōu)勢體現(xiàn)得越明顯。
　　(5)在晴朗夜間，研究了在一定流量下，不同入口溫度對集熱器熱損速率的影響，分析了CPC聚光器熱損速率隨不同（Tf-Ta）情況下的變化趨勢。研究結(jié)果表明，當集熱器入口溫度足夠高， CPC聚光比倍數(shù)更大，集熱器熱損將會進一步減小，即高聚光倍數(shù)的CPC集熱系統(tǒng)在太陽能中低溫集熱市場中更具效率優(yōu)勢。