槽式太陽能聚光集熱器熱性能研究(1)

1、THERMALPERFORMANCESTUDYOFPARABOLICTROUGHSOLARCOLLECTORAThesisSubmittedtoSoutheastUniversityFortheAcademicDegreeofMasterofEngineeringBYLIUJingjingSchoolofEnergy&EnvironmentSoutheastUniversityMay2014摘要摘要槽式太陽能熱發(fā)電技術(shù)是當(dāng)前研究的熱點之

2、一，其中槽式拋物面聚光集熱器是槽式熱發(fā)電系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，其性能影響到系統(tǒng)的發(fā)電效率。本文在總結(jié)了國內(nèi)外聚光集熱器光學(xué)和熱性能分析的發(fā)展現(xiàn)狀和最新動態(tài)的基礎(chǔ)上，對槽式聚光集熱器的聚光特性和集熱管流動換熱性能進(jìn)行一系列有益的探索研究。主要的研究內(nèi)容概括如下：(1)為探明集熱器的熱性能，通過分析集熱器的工作原理和傳熱機(jī)理，建立集熱管的熱損模型和穩(wěn)態(tài)傳熱模型，并用VB編程開發(fā)相應(yīng)的軟件。在驗證模型準(zhǔn)確性的基礎(chǔ)上，分析得出吸收管輻射熱損失是影響集

3、熱管熱損失的主要因素，風(fēng)速是影響管外對流換熱熱損失和玻璃管溫度的主要因素。利用穩(wěn)態(tài)傳熱模型分析集熱管實際運行中，流體進(jìn)口溫度、太陽直射輻射強(qiáng)度和流體流速對其熱性能的影響。(2)為得到吸收管表面的熱流分布，基于光線追蹤法原理，采用微元分析的方法建立了吸收器在理想太陽光線和不同入射角下的聚光特性基礎(chǔ)模型，模擬并分析得出入射角對吸收管的聚光效率和周向熱流分布均勻度影響較大。進(jìn)一步基于錐體光學(xué)法的原理，建立了考慮太陽形狀的吸收管周向熱流分布的數(shù)

4、學(xué)模型，利用VB編程求解兩種情況下的熱流分布，與SolTRACE軟件的模擬結(jié)果對比，偏差較小，證明了模型的可靠性。模擬結(jié)果發(fā)現(xiàn)太陽形狀的存在對吸收管的熱力分布均勻度是有利的?；谠撃Ｐ湍M得到本文實驗使用的槽式集熱器吸收管周向熱流分布數(shù)據(jù)并擬合方程作為Fluent數(shù)值模擬的熱流邊界條件。之后，在該模型基礎(chǔ)上，再進(jìn)一步分析集熱管定位誤差對吸收管表面熱流分布的影響。(3)為系統(tǒng)的分析槽式聚光集熱系統(tǒng)的光熱性能，在已經(jīng)建成的槽式拋物面聚光集熱

5、器基礎(chǔ)上，采用東南大學(xué)和三樂集團(tuán)共同開發(fā)的高溫真空集熱管為接收器，進(jìn)行準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)室外實驗測試。實驗測得了該拋物槽式聚光器的光學(xué)效率，以及該聚光集熱系統(tǒng)實際運行中的集熱效率實時變化規(guī)律。(4)利用Fluent軟件對集熱管復(fù)雜的耦合換熱過程進(jìn)行數(shù)值模擬，建立了集熱管的非均勻熱流邊界條件下的傳熱模型，模擬結(jié)果與實驗結(jié)果對比驗證。分析得到了非均勻熱流邊界條件下，輻照強(qiáng)度、傳熱工質(zhì)流速和入口溫度對吸熱管周向溫度分布的影響。關(guān)鍵詞：槽式聚光集熱器；熱性