单碟式太阳能集热系统性能实验研究

【摘要】：随着传统化石能源的逐渐枯竭和环境问题的不断凸显,太阳能的开发和利用受到人们的普遍关注。碟式太阳能热发电系统因具有发电效率高,优化潜力大等特点,而成为研究的热点。集热系统实现了太阳能向热能的转换,其光热转换性能对整个系统的光电性能至关重要。因此,对碟式太阳能集热系统进行实验研究具有重要意义。 本课题的研究内容和结果主要包括以下方面： 1、搭建了一套单碟式太阳能集热系统实验平台,实验研究了系统的吸热性能。首先测量了实验所在地太阳直射强度一天中从北京时间9：30到16：30的变化曲线,以及腔式吸热器各测点温度变化曲线,由于云层的遮挡,到达地面的直接太阳辐射发生了波动,最高值出现在13：24分,为1135W/m2；而采光口中心温度和内壁面温度的最高值分别出现在10：18分和10：33分,对应的直接太阳强度分别为976W/m2和997W/m2。并对比了系统在闭式冷却水、开式冷却水以及开式冷却水加玻璃窗三种条件下的性能。实验结果表明：安玻璃窗、采用开式冷却水时吸热器的功率最高,为14.2%；未安玻璃窗、采用开式冷却水时吸热器功率次之,热功率为10.6%；未安玻璃窗、采用闭式冷却水时吸热器功率最低,为6.4%。总体而言,热管蒸发段与冷却水温差高时吸热器功率高,反之则低。 2、针对系统集热功率和集热效率低的问题,分析了系统所存在的问题。本实验平台存在着：(1)系统的自动跟踪系统选用的是极轴跟踪,其跟踪精度较低；(2)吸热器的安装方式存在一定不足；(3)平台整体对地安装误差较大；(4)热管的布置方式这四个主要问题,这些因素是导致实验效率低下的重要原因。 本课题的创新点是揭示了单碟式太阳能集热系统的吸热性能并分析了系统中存在的问题。 本课题的研究得到了国家863计划课题“多能耦合的可再生能源制气单元开发与示范”(2014AA052801)；甘肃省杰出青年科学基金项目“太阳热能与生物质能互补的分布式联合循环研究”(2012GS05601)；兰州理工大学“红柳杰出人才计划”(Q201101)；甘肃省建设科技攻关项目(JK2010-29)的共同资助。 【关键词】：单碟式太阳能集热系统 腔式吸热器 实验研究 吸热功率 光热转换效率
【学位授予单位】：兰州理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TK513.1
【目录】：

• 摘要7-8
• Abstract8-10
• 第1章 绪论10-24
• 1.1 课题研究背景及其意义10-16
• 1.1.1 能源利用现状及趋势10-11
• 1.1.2 我国的太阳能资源11-12
• 1.1.3 太阳能发电技术12-16
• 1.2 碟式太阳能热发电系统和腔式吸热器国内外研究现状16-22
• 1.2.1 碟式太阳能热发电系统发展现状16-18
• 1.2.2 腔式吸热器的国内外研究现状18-22
• 1.3 国内外研究现状总结及对本课题的启示22
• 1.4 本课题研究的目标、内容和意义22-24
• 1.4.1 研究目标22-23
• 1.4.2 研究内容23
• 1.4.3 研究意义23-24
• 第2章 集热系统吸热性能实验研究24-45
• 2.1 实验目的24
• 2.2 实验系统的组成24-38
• 2.2.1 跟踪系统24-28
• 2.2.2 聚光器28-32
• 2.2.3 腔式吸热器32-36
• 2.2.4 温度传感器36
• 2.2.5 直接辐射表36-37
• 2.2.6 实验所需其他设备37-38
• 2.3 实验结果分析与讨论38-44
• 2.3.1 实验过程38-39
• 2.3.2 热性能分析39-42
• 2.3.3 系统能量分配初步分析42-43
• 2.3.4 实验结论43-44
• 2.4 本章小结44-45
• 第3章 系统实验出现的问题及分析45-51
• 3.1 系统存在问题45-47
• 3.2 系统部分跟踪误差分析47-50
• 3.2.1 工作平台误差47-48
• 3.2.2 安装连接误差48-49
• 3.2.3 润滑和密封造成的误差49-50
• 3.2.4 风载造成的误差50
• 3.3 本章小结50-51
• 第4章 结论与展望51-53
• 4.1 结论51
• 4.2 本课题的创新点51-52
• 4.3 尚待解决的问题52
• 4.4 展望52-53
• 参考文献53-60
• 致谢60-61
• 附录A 攻读学位期间发表的论文与专利情况61-62
• 附录B 攻读学位期间的获奖情况62

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