基于半球型接收器的系統(tǒng)集熱效率及溫差發(fā)電特性研究.pdf

1、由于能源短缺和環(huán)境污染,太陽能光熱系統(tǒng)逐漸受到人們的重視,本文對光熱系統(tǒng)中的接收器做了理論和實(shí)驗(yàn)研究,主要工作如下。
　　首先,利用Fluent軟件對接收器的對流換熱損失做了詳細(xì)研究,得到了對流換熱損失與接收器傾角的關(guān)系,研究結(jié)果顯示:(1)接收器內(nèi)空氣在流動過程中形成了滯止區(qū)域,區(qū)域的分界為通過接收器開口上端的水平面,分界處的溫度梯度較大。(2)接收器的對流損失隨其傾角的增大而減小,傾角30度至60度間對流損失下降較0至30度和

2、60度至90度兩區(qū)段快,傾角為90度時(shí)計(jì)算所得對流損失接近0。(3)輻射和導(dǎo)熱對接收器內(nèi)部空氣的流動和溫度分布情況幾乎沒有影響。
　　其次,在利用TRACEPRO軟件獲得光學(xué)模型的基礎(chǔ)上,結(jié)合傳熱學(xué)原理提出了新的接收器理論模型,并在碟式聚光系統(tǒng)(以導(dǎo)熱油為傳熱介質(zhì))上做了戶外實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,發(fā)現(xiàn)新模型的精度滿足工程要求,且運(yùn)算速度較快。然后,利用新理論模型對影響集熱效率的因素進(jìn)行分析,得出以下結(jié)論:(1)進(jìn)口溫度降低時(shí),流量有下限,以避

3、免出現(xiàn)層流。(2)進(jìn)入集熱器的輻射強(qiáng)度過高會使集熱效率下降,故集熱系統(tǒng)的聚焦比也不宜過大。(3)流量升高對效率影響很小,且造成集熱溫度降低。當(dāng)輻射低而進(jìn)口溫度高時(shí)降低流量反而會使效率和出口溫度均升高。
　　再次,針對一套以導(dǎo)熱油(SYLTHERM800)為傳熱介質(zhì)的碟式太陽能集熱系統(tǒng)進(jìn)行了變工況實(shí)驗(yàn)。該系統(tǒng)由聚光鏡,半球型接收器及循環(huán)系統(tǒng)構(gòu)成。實(shí)驗(yàn)過程中可調(diào)參數(shù)為導(dǎo)熱油質(zhì)量流量(變化范圍0.03-0.06kg/s)和接收器入口油溫

4、(變化范圍110-190℃),而太陽直射輻射在400-900W/m2范圍內(nèi)變化。結(jié)果顯示:(1)集熱效率明顯隨定性溫差(接收器進(jìn)出口溫度的平均值與環(huán)境溫度的差值)的增大而下降,實(shí)驗(yàn)中變化為5-7％。(2)在實(shí)驗(yàn)工況下,質(zhì)量流量從0.03kg/s增大到0.06kg/s,集熱效率從45%增大到75%,并且變化率呈逐漸上升趨勢。(3)集熱效率隨直輻射強(qiáng)度的增大而增大。
　　最后,結(jié)合半導(dǎo)體溫差發(fā)電片對系統(tǒng)的整體性能做了實(shí)驗(yàn)研究,得到以下