碟式太阳能吸热器的性能实验研究

【摘要】：太阳能是一种能量巨大、遍布世界且无污染的可再生能源，所以在环境污染日益严重和常规能源日益短缺的今天，太阳能受到了各国的普遍重视。 太阳能热发电是一种高效大规模利用太阳能的方式，目前主要有槽式、塔式和碟式三种。与槽式和塔式太阳能热发电相比，碟式太阳能热发电系统启动损失小，光电效率高达29.4%，在三种发电系统中位居首位，因而碟式太阳能热发电系统成为了人们关注的焦点。作为碟式聚光太阳热发电系统的核心部件之一，太阳能吸热器的作用是将聚光器反射聚集的太阳能最大限度的吸收并传递给热媒，其吸热性能直接影响光热转换效率进而影响到整个热发电系统的可靠性和经济性，因此研究吸热器有非常重要的意义。 本课题首先提出了一种新型腔式吸热器，继而研制了包含新型腔式吸热器在内的碟式太阳能集热系统，初步研究了碟式太阳能热发电系统集热性能并分析了腔式吸热器的吸热性能。 本课题的主要研究内容和结果如下： 1.鉴于腔式吸热器的热损失在碟式太阳能热发电系统总损失中占有很大的比例，综合考虑与吸热器热损失相关的因素、吸热器的形状以及内部传热元件对腔式吸热器热性能的影响，本课题研制了一个整体半球状腔式吸热器，腔体外面包有保温材料。吸热器采光口面积与内表面积的比为1:8，采用八根180mm长、外径14mm、壁厚2mm的重力式热管作为吸热器的传热元件，它们均匀在半径为85mm的圆周上，安装倾角为15°，吸热器腔体内的热管部分长90mm，蒸发吸收聚集的太阳辐射能，保温层内是长40mm的绝热段。在热管内部充有无机换热工质。在热管蒸发段涂有Pyromark2500选择性吸收涂层。 2.在兰州市皋兰县建成了包含新型腔式吸热器在内的碟式太阳能集热系统，初步研究了腔式吸热器的性能。2011年11月29日、2011年12月1日、2011年12月5日以及2011年12月22日（冬至）的实验结果表明：吸热器的腔体中心温度、采光口中心温度、吸热功率以及光热转换效率都与太阳直接辐射强度的变化趋势保持一致，首先随时间逐渐上升，达到最大值后开始下降，而且腔体中心温度和采光口中心温度的最大值总是出现在太阳直接辐射强度最大值出现的附近。分析发现，光热转换效率的最大值通常出现在吸热功率最大值的附近。在太阳直接辐射量为505.5W/m~2时，吸热器的吸热功率为1686W，热效率为80.6%，即表明本腔式吸热器具有良好的吸热性能，实验所涉及的太阳直接辐射强度是影响碟式太阳能集热吸热系统中吸热器的吸热功率和热效率的重要因素，文中最后分析了本实验系统出现的问题并提出了相应的解决办法。 本课题的创新点是研制了新型腔式吸热器并初步揭示了新型腔式吸热器的吸热性能。 碟式太阳能热发电系统是一种结构简单、布局灵活、发电效率高、系统优化潜力和成本降低潜力大、初始投资少、应用前景广的太阳能热发电系统，国内外关于该系统的研究很少。本课题设计了一个新型腔式吸热器，并在兰州的天气条件下进行了初步性能实验，研究成果对碟式太阳能发电技术的试验示范和推广应用有重要的参考价值。 本课题的研究得到了国家自然科学基金项目（51166008/E0607）、国家科技部星火计划重点项目（2010GA860004）、国家科技支撑计划课题（2011BAD15B03）、甘肃省教育厅项目（0803-06）、“陇原青年创新人才扶持计划”项目（09-0165）、甘肃省建设科技攻关项目（JK2010-29）、甘肃省科技支撑计划（1011GKCA030）、甘肃省高等学校基本科研业务费（09-0258）和兰州理工大学“红柳杰出人才计划”（Q201101）的共同资助。 【关键词】：碟式太阳能热发电系统 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】：2012
【分类号】：TK513
【目录】：

• 摘要7-9
• Abstract9-12
• 第1章 绪论12-26
• 1.1 课题背景12-19
• 1.1.1 环境污染与能源危机12-13
• 1.1.2 太阳能简介13-14
• 1.1.3 太阳能发电技术14-19
• 1.2 吸热器综述19-20
• 1.3 腔式吸热器的国内外研究及发展现状20-24
• 1.3.1 腔式吸热器的国外研究及发展现状20-22
• 1.3.2 腔式吸热器的国内研究及发展现状22-24
• 1.4 国内外研究发展现状总结及对本课题的启示24
• 1.4.1 国内外研究现状总结24
• 1.4.2 国内外研究现状对本课题的启示24
• 1.5 本课题研究的目标、内容和意义24-26
• 1.5.1 研究目标24
• 1.5.2 研究内容24
• 1.5.3 研究意义24-26
• 第2章 新型腔式吸热器的设计与加工26-40
• 2.1 腔式吸热器的热损失26-28
• 2.2 新型腔式吸热器的形状与尺寸28-29
• 2.3 新型腔式吸热器的内部结构设计29-36
• 2.3.1 吸热器传热方式的比较29-30
• 2.3.2 热管简介30-31
• 2.3.3 热管设计31-36
• 2.4 选择性吸收涂层36-37
• 2.4.1 选择性吸收涂层简介36-37
• 2.4.2 Pyromark250037
• 2.5 新型腔式吸热器的优点37-38
• 2.6 实际加工的新型腔式吸热器38-39
• 2.7 本章小结39-40
• 第3章 新型腔式吸热器的初步性能实验40-62
• 3.1 实验目的40
• 3.2 实验系统的组成40-51
• 3.2.1 跟踪系统40-44
• 3.2.2 聚光器44-47
• 3.2.3 温度传感器47-48
• 3.2.4 直接辐射表48-50
• 3.2.5 实验所需的其他设备50-51
• 3.3 实验结果的分析与讨论51-60
• 3.3.1 实验进行51-53
• 3.3.2 实验结果的分析53-58
• 3.3.3 实验出现的问题及分析58-60
• 3.3.4 实验结论60
• 3.4 本章小结60-62
• 结论与展望62-64
• 结论62
• 本课题的创新点62
• 尚待解决的问题62-63
• 展望63-64
• 参考文献64-70
• 致谢70-71
• 附录 A 攻读学位期间发表的论文71-72
• 附录 B 攻读学位期间获奖情况72

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

基于步进电机的太阳跟踪系统设计    马健;向平;赵卫凤;毕玉庆;

太阳能热发电的分析与思考    李斌,李安定

太阳能热发电技术现状及发展    汤延令;

聚焦型太阳能集热器中腔体吸收器的热性能研究    张丽英;翟辉;代彦军;王如竹;

碟式集热器驱动斯特林热机系统(火用)效率分析    李亚奇;何雅玲;王巍巍;

太阳能斯特林机用新型吸热器的设计与模拟    李铁;张璟;唐大伟;

用于碟式太阳能接收器中高温热管工质的选择    丁莉;张红;许辉;白穜;刘亚雷;庄骏;

碟式聚光太阳能热发电系统用腔式吸热器热性能分析    张春平,刘志刚,赵耀华,唐大伟

蓄热技术在聚焦式太阳能热发电系统中的应用现状    左远志;丁静;杨晓西;

中高温太阳光谱选择性吸收涂层的研究进展    李金花,宋宽秀,王一平

碟式太阳能热发电跟踪机构电路优化设计和实现    郑飞

大范围太阳光线跟踪传感器及跟踪方法的研究    夏小燕

5kW点聚焦太阳能斯特林发电系统的性能分析    高瑶

斯特林发动机及碟式太阳能热发电系统的模拟和优化    杨征

挤出机双流道筒体的设计及换热能力的计算与分析    潘宝霞;贾朝阳;

复合墙体室内温度响应研究    许建柳;

地源热泵竖埋U形换热器一维数值模型    李茜;苏华;李晓虹;张燕;

热管技术在鞍钢彩涂线低温尾气余热回收中的应用    高军;刘淇滨;白世宏;

日光温室采光与下挖深度优化设计    李霞;于贤昌;艾希珍;李清明;

CSP连轧过程变形的有限元分析    李传瑞;王立涛;葛仁余;余小鲁;陈志浩;

户用PV系统设计    牟志平;

太阳能地板辐射采暖系统的应用研究    贺立三;刘振波;高林朝;高艳军;

农产品加工的供热管道在传输过程中的热损耗分析    宋如敏;王恒青;

太阳能利用跟踪技术的研究进展    许启明;冯俊伟;宫明;

圆柱形烟花热自燃数学模型研究    季玲玲;周光魏;寇智慧;赵保国;杜志明;郭泽荣;

太阳能空气集热器传热性能实验研究    魏琪;赵俊;

基于热管技术提高制冷空调系统性能    何安良;

能耗统计在建筑节能工作中的应用    介鹏飞;李德英;

浅论家用太阳能光伏发电技术的应用    王欣;

变电站光伏站用变系统的研究    王欣;朱安西;朱雁斌;

电解槽保温技术的应用与探讨    贺建忠;幸利;马康康;

斯特林热机逆流换热式回热器    孔令斌;

水下湿法焊接温度场的数值模拟    赵博;武传松;

双辊带材铸轧侧封技术中熔融钢液液面宽度对侧封板所受温度场和应力场的影响    宋小伟;孙斌煜;

甘肃河西大麦麦芽干燥控制系统研究    高晓阳

光伏跟踪系统智能控制方法的研究    徐晓冰

熔融盐高温斜温层混合蓄热的热过程特性    左远志

汽油机燃用乙醇汽油混合燃料的空燃比控制技术研究    姚栋伟

纳米流体辐射特性机理研究及其在太阳能电热联用系统中的应用研究    赵佳飞

重力热管传热过程的数学模型及液氮温区重力热管的实验研究    焦波

槽形竖壁冷凝强化规律研究与结构优化    朱登亮

振荡流热管换热器换热性能及其在干燥系统中的应用研究    柴本银

高温岩层巷道主动降温支护结构技术研究    李国富

反型聚合物太阳能电池的研究    李福民

高温矿井热环境数值模拟及热害控制技术研究    侯建军

矿井冰制冷降温系统能效测试与诊断    亓玉栋

太阳能LED照明系统控制器的设计    杜守增

井下工具油浸试验装置温度控制系统分析    赵达

河南太阳能热水器与住宅一体化设计研究    刘磊

纤维混凝土夹心秸秆压缩块砌块墙的研究与开发    刘永

钢管组对机总体方案设计及关键技术研究    王建秋

光伏发电系统自适应控制研究    李亭

渗流作用下深部矿场采动围岩的传热机理研究    徐义洪

太阳能果蔬脱水车间性能试验及苹果脱水工艺优化研究    高兴海

干涉型Al-N-O选择性吸收表面的研究    谢光明,李金许,高汉三,尹万里

钨-氮化铝太阳能选择性吸收表面的研制    谢光明,于凤勤

电化学表面技术在太阳能热转换中的应用    陈延禧,韩佐青,王士逯

热阻和回热损失对铁电斯特林制冷机的(火用)经济优化性能的影响    杨惠山

21世纪太阳能发电的展望    杨金焕,陈中华

回热式斯特林发动机输出功率的优化    吴锋,陈林根,孙丰瑞

太阳能驱动斯特林热机的最优性能    吴锋,孙丰瑞,陈林根

斯特林发动机中回热器性能分析    蔡保华,王幼纯,陈焕倬

基于并联球面机构的太阳跟踪装置研究    张顺心,宋开峰,范顺成

太阳能热动力系统Brayton装置与Stirling装置分析与比较    崔海亭,袁修干

两类回热式热力学循环性能的研究    何济洲

采用天然气的小型斯特林冷热电三联供关键技术研究和应用分析    汪海贵

煤基化工—动力多联产系统开拓研究    高林

液态金属高温热管的理论和试验研究    冯踏青

热气机传动机构弹性动力分析及可视化应用研究    王宏江

独立运行风/光互补电站控制监测系统的研究    定世攀

碟式太阳能热发电跟踪机构电路优化设计和实现    郑飞

分置式斯特林制冷机的热力动态模型及仿真的研究    吴卓林

关于抛物槽集热器的光学与热学的性能研究    刘毓伟

微型整体式斯特林制冷机研制及整机工程化模型研究    席有民

太阳能利用的跟踪与聚集系统研究    张宝星

太阳能高温熔盐传热蓄热系统设计及实验研究    朱建坤

5kW点聚焦太阳能斯特林发电系统的性能分析    高瑶

腔式静压轴承工况的数学模型的研究    闫绍泽，张明路，李文录，马晓玲

腔式束流位置探测器的设计与实验研究    王洪涛,戴建枰,陈永忠,赵振堂

KT-600型凸腔式油扩散泵性能改进    姜勇,尹洪禹

碟式聚光太阳能热发电系统用腔式吸热器热性能分析    张春平,刘志刚,赵耀华,唐大伟

内腔式医用微波柱状辐射器温度场的数值分析    丁荣林,熊姗姗

腔式与垫式径向静压轴承的比较    李文录;沈江;卜炎;

腔式液体静压径向轴承性能分析CAD系统的开发    姚慧;曹岩;

重力式热管腔式黑体和面黑体辐射源的研究    高魁明;谢植;张伟;单广慧;

防爆电磁阀的特殊结构    郁竟成

带金属柱的背腔式矩形贴片天线的谐振频率    刘运林

多纵模光泵腔式远红外激光器中的能量交换过程    张萍;张迅;丘茹曼;罗锡璋;

微波固态源扫频、稳频的计算机控制方法    王力坚;沈秀英;陈涵奎;

微带贴片天线电磁辐射特性分析的FEM/PML方法    丁卫平;徐金平;

内腔式受激Raman的脉冲压缩    丁孔贤;

内腔式Nd：YAG激光抽运KTP双谐振光学参量振荡器    鲁燕华;王卫民;彭跃峰;庞毓;张雷;崔玲玲;

电视发射机速调管的工作和维护    黄建;

医用双波段毫米波治疗仪    宋述显;刘东成;邓次平;

老年隐蔽性自发性气胸诊疗中的护理    史培芳;黄德文;

准噶尔盆地南缘西部安集海河组中段中、上部沟鞭藻类化石的发现及其意义    师天明;周春梅;詹家祯;何卓生;

固体激光高重复率电光Q开关研究    金光勇;范薇;王超;杜强;张海波;宁国斌;梁柱;

食品真空充气包装适用范围扩大    

河北又有四县成为“中国民间艺术之乡”    于俊通

多色机的上光问题    北人股份 张文钟

包装业面临新技术的抉择    

近两成塑钢门窗关不严    记者 张俊良

上光机的发展趋势    金银河

建筑节能门窗商机凸显    本报记者 刘薇

家居塑钢门窗的选择    郭萍

漫步者R231T 2.1多媒体音箱    

国内暖气片再创新技术    东兴

全固态拉曼激光器理论与实验研究    丁双红

高效非线性光学频率变换研究    刘兆军

基于光参量振荡和受激拉曼散射的新型固体激光器研究    白芬

内腔光参量振荡器及新波长固体激光器的研究    孙文佳

特殊结构光纤光栅理论与应用技术    颜玢玢

基于高品质光学无源腔的新型激光吸收光谱技术研究与应用    谭中奇

双波长光参量振荡器及589nm拉曼黄光激光器的研究    万学斌

被动调Q拉曼激光器的理论和实验研究    徐慧华

碟式聚光太阳能热发电系统用斯特林发动机的研制    李铁

太阳能碟式/碱金属热电转换系统中热管式吸热器对流热损失特性研究    肖兰

电子音乐中的“腔式”及其特征    彭与周

579nm外腔式拉曼激光器的数值计算及实验研究    郭家锡

内腔式固体拉曼激光器研究    程朝珣

外腔式光纤Fabry-Perot传感新技术研究    江建

碟式斯特林太阳能热发电系统的模型构建和优化研究    何坚

连续内腔式拉曼激光器的研究    谭笑

戏曲的板式变化体在现代声乐作品中的运用    廖薇

基于MgO:LiNbO_3受激散射的THz波参量振荡器的理论研究    王建卫

荆州花鼓戏音乐研究    吴靓

金银花微波干燥工艺研究及环形隧道腔式微波干燥设备的研制    朱国旺