抛物槽式太阳能集热系统的应用和研究

摘要

太阳能作为一种清洁、分布广泛的资源，目前已成为人类解决能源危机的重要途径，太阳能的利用方式也发展为多种多样，其中抛物槽式太阳能集热器作为热发电的一种，由于其能够高倍聚焦太阳辐射、提供高温蒸汽、热转换效率高而得到了广泛的应用和深入的研究。
　　 然而由于其制造成本过高，一直无法在国内推广应用，本论文研究探讨了一种新的设计方式，在不影响其热效率的情况下，成本得到很大地降低。
　　 本文对抛物槽式集热系统进行了理论研究和实验分析，对集热器的结构、光学原理、热学原理、发电系统应用进行分析，建立太阳辐射强度的数学模型，提出计算太阳能集热系统温度、能量效率、热损失等参数的计算方法。
　　 分析了目前主要太阳跟踪方法的优劣，通过计算机控制与传感器控制相结合的方法，制作出精度较高的太阳跟踪器，对太阳能集热器的跟踪系统进行了软硬件设计，完成了系统的单片机控制模块，温度检测模块，光强检测模块，步进电机驱动模块的设计。
　　 对集热器的集热温度、接收管表面透光薄膜SnO2的制备和性能进行了研究，分析了表面涂层对能量效率的影响，以建立的廉价槽式太阳能集热系统为例分析其技术经济性，并与常规能源进行比较。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1能源危机

1.2太阳能的利用

1.2.1太阳能热水器

1.2.2太阳能热发电

1.2.3抛物槽式太阳能系统的研究进展及现状

第二章太阳知识

2.1太阳概述

2.2太阳角

2.2.1日地距离

2.2.2地球的公转与赤纬角

2.2.3地球的自转与时角

2.2.3太阳高度角

2.2.4太阳方位角

2.2.5太阳光入射角

2.2.6太阳天顶角

2.3太阳辐射计算

2.3.1直射辐射、散射辐射和总辐射

2.3.2太阳常数

2.3.3太阳辐射强度

2.3.3大气质量

第三章抛物槽集热器的结构和光热性能

3.1抛物槽集热器光学原理和能量平衡

3.1.1反射器光学原理

3.1.2抛物槽集热器的能量平衡

3.1.3聚光度与半收集角关系

3.1.4焦区能量分布及集热管径估算

3.2太阳跟踪系统

3.2.1国内外研究现状

3.2.2跟踪方法

3.2.3跟踪系统的硬件设计

3.2.4系统软件设计

3.2.5结论

第四章太阳能吸收涂层的制备和研究

4.1太阳能接收器表面涂层

4.2 SnO2薄膜特性

4.2.1 SnO2薄膜的光学特性

4.2.3 SnO2的物理化学特性

4.2.5 SnO2薄膜的n型掺杂

4.3 SnO2薄膜的制备和性能

4.3.1喷雾热解法

4.3.2喷雾热解法制备SnO2及掺杂薄膜的工艺

4.3.3喷雾热解法中各工艺参数对薄膜性质的影响

4.3.4结果与讨论

4.3.6本章小结

第五章太阳能集热系统的实验研究和经济性分析

5.1新型高效太阳能集热系统的实验研究及数据分析

5.1.1实验系统的建立

5.1.2测量方法

5.1.3结果与讨论

5.2技术经济性分析

5.2.1经济性评价指标

5.2.2抛物槽式太阳能集热器与常规能源设备的比较

5.2.3实例分析

第六章结论

参考文献

研究生期间的研究成果

附录

致谢