太阳能锅炉中回路型热管传热特性的研究

论文摘要

抛物槽集热器是利用光学聚焦原理,将分散的太阳光会聚起来,对高温介质进行加热,从而获得较高温度的蒸汽和热水的太阳能集热装置。主要应用于发电、制冷空调、采暖、纺织、造纸、印染、海水淡化等生产和生活领域,用途广泛。目前在一些发达国家已得到较好的应用,并且获得了较好的效果。在太阳能中温应用领域中,有相当多的应用要求工质的温度达到100℃到200℃之间,由于非聚光集热器很难达到较高的温度,抛物面聚光器又需要复杂的跟踪系统,价格昂贵,因此复合抛物面聚光器（CPC）有着广泛的应用前景。本研究从理论和实验两方面对抛物槽集热器进行了较详细的论述,理论方面包括集热系统聚光器的设计参数的选择、集热管（回路型热管）、跟踪系统的构造与选材、光学原理的详细论述,并对不同跟踪系统的辐射强度进行了计算;实验方面,对集热管（回路型热管）的集热温度进行了测量、太阳辐照度对集热管（回路型热管）温度的影响进行了分析。实验结果表明,随着太阳辐照度的增加,吸收管表面温度也随之增加。作为槽式集热器的一个有益补充,本文还从理论上设计了一个接收半角θA=30°的复合抛物面集热器,并从理论上对CPC的传热性能进行了分析,提出了热管式真空管集热器总热损系数和集热效率的计算方法。计算实例表明,当集热器温度达到200℃时,CPC复合抛物面集热器的系统效率可以达到33%-37%,对于非跟踪集热系统来说,基本能够满足需要。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 1 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 国内外研究现状及存在的问题
• 1.2.1 太阳能聚光系统的研究现状
• 1.2.2 高温集热器的研究现状
• 1.3 课题研究内容
• 1.3.1 聚光集热系统的理论分析
• 1.3.2 回路型热管传热性能的实验研究
• 1.3.3 理论分析CPC的集热效率
• 2 抛物槽集热器的理论分析
• 2.1 聚光器
• 2.1.1 聚光器和结构
• 2.1.2 聚光器的几何聚光比
• 2.1.3 聚光器的能流聚光比
• 2.1.4 聚光器的CAD图
• 2.2 集热管
• 2.2.1 玻璃管的选择
• 2.2.2 吸收管的选择
• 2.2.3 吸收涂层的选择
• 2.3 跟踪系统
• 2.3.1 太阳角
• 2.3.2 跟踪系统的分类
• 2.3.3 跟踪系统的辐射量的分析
• 2.3.4 跟踪系统的选择
• 3 实验测试装置及数据处理
• 3.1 实验测试装置
• 3.1.1 太阳辐照度的测量装置
• 3.1.2 温度测量装置
• 3.2 数据分析
• 3.2.1 环向温度分布以及与时间的关系
• 3.2.2 表面温度和太阳辐照度的关系
• 4 复合抛物面集热器的设计和理论传热分析
• 4.1 CPC集热器聚光器的设计
• 4.1.1 聚光照的数学分析
• 4.1.2 设计实例
• 4.2 CPC集热器集热过程分析
• 4.2.1 CPC热管式真空管集热器的能量平衡方程
• 4.2.2 CPC热管式真空管集热器的热损系数
• 4.3 集热器的效率计算
• 4.3.1 集热器的光学效率计算
• 4.3.2 回路型热管总传热热阻的计算
• 4.3.3 以流体平均温度计算集热器的效率
• 4.4 计算实例
• 5 结论和展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献