槽式太阳能聚光集热器集热性能研究

摘要

槽式太阳能是目前发展最为成熟的聚光集热发电系统，早在上世纪80年代就进行了商业化应用，槽式太阳能发电系统分为槽式聚光集热装置、跟踪控制装置、储热装置（或者补燃锅炉）、蒸汽发生系统、发电系统等组成，槽式聚光集热装置是槽式太阳能发电系统的核心装置，是光热转换的关键设备，槽式聚光集热装置的效率直接决定着槽式太阳能发电系统的效率，槽式聚光集热装置由聚光镜和真空集热管的组成，本文以15m2聚光集热实验台为依托，对聚光集热器性能进行了研究。
　　为了研究聚光集热器的性能，设计和制造了聚光面积为15m2聚光集热实验台，焦线部分由三根真空集热管串联，真空集热管的结构为外层是玻璃管，内层是涂了吸收涂层的金属管，中间环形抽成真空减少散热，同时在旁边建立了小型气象台，密切监视并记录太阳辐射、大气风速温度等环境参数，并建立数据采集系统对实验数据进行采集。
　　针对实验台建立聚光集热装置计算模型，分为两部分，第一部分为聚光镜（场）光学效率的计算模型，第二部分是真空集热管的换热模型，根据聚光集热模型进而计算工质进行循环下的槽式太阳能集热器的效率。
　　利用实验台设计不同工况条件下的实验方案，比如冬季和夏季太阳辐射不同状况下、不同风速下、不同循环工质（油和水）下的效率对比，进而能够更加深刻的了解聚光集热器的性能，计算出集热器的各部分热损（辐射热损、对流热损、导热热损）并绘制出不同工况条件下聚光集热器的效率曲线，通过对比不同工况条件下的热损和效率，探究影响集热器效率主要因素并讨论最佳工况点。
　　根据实验台的效率计算探讨实验台架的不足与改进，为集热镜场的建设提供参考并减少可能出现的问题，能够为槽式太阳能电站建设提供借鉴意义。

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绪论

1.1 课题的背景及意义

1.2 槽式太阳能电站的国内外研究现状

1.3 槽式太阳能集热器研究现状

1.4 本文研究内容

2 槽式太阳能集热器聚光集热数学模型

2.1 聚光装置光学效率的计算模型

2.2 真空集热管传热换热模型

2.3 槽式太阳能集热器效率的计算模型

2.4 LS2型集热装置性能计算实例

2.5 本章小结

3 槽式聚光集热实验台架及集热实验

3.1 实验台架的各部分结构布局与功能

3.2 数据采集系统的设计

3.3 集热性能实验

3.4 本章小结

4 实验数据分析

4.1 武汉气象条件

4.2 集热器的热损失计算及效率曲线

4.3 影响集热器效率的主要因素

4.4 最佳工况点的讨论

4.5 实验台架的不足与改进

4.6 本章小结

5 全文总结与研究展望

5.1 全文总结

5.2 研究展望

致谢

参考文献

附录 攻读学位期间参与的科研项目