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抛物面槽式太阳能平板接收器热性能研究

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第一章 绪 论

1.1课题研究背景及意义

1.2国内外研究的现状

1.3本文研究的主要内容

第二章 抛物面聚光系统的设计及光学模拟

2.1太阳能聚光设计基础

2.2同轴非完整型平移抛物面聚光系统的设计

2.3计算平台简介

2.4三种抛物面太阳能聚光系统辐射特性数值模拟

2.5模拟结果与分析

2.6同轴非完整型平移抛物面聚光系统平板接收器位置优化

2.7本章小结

第三章 双面受热平板太阳能接收器的热性能分析

3.1双面受热平板接收器工作原理及结构

3.2平板接收器传热模型的建立

3.3平板接收器传热热阻网络图

3.4平板接收器能量守恒方程

3.5平板接收器的总热损失

3.6平板接收器传热过程计算

3.7接收器热力性能参数分析

3.8本章小结

第四章 双面受热平板太阳能接收器参数的优化设计

4.1编程计算的理论模型

4.2平板太阳能接收器设计参数

4.3参数对平板太阳能接收器热性能的影响

4.4平板接收器热效率的影响因素分析

4.5单双面受热平板接收器热性能比较

4.6本章小结

第五章 结论与展望

5.1结论

5.2本文创新之处

5.3后续工作展望与设想

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的学术论文及研究成果

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摘要

利用太阳能加热膜蒸馏,使水蒸气在压差作用下通过膜孔并冷凝,达到淡化苦咸水的目的。通过对完整型抛物面聚光系统进行改造,设计了具有双面受热平板接收器的抛物面聚光系统。将收集的热量用于膜蒸馏系统,可实现低温小型移动式太阳能膜蒸馏系统。
  建立了完整型抛物面、非完整型抛物面、同轴非完整型平移抛物面三种聚光系统的三维模型。采用TracePro光学软件,利用蒙特卡洛光线追踪法(MCTRM)模拟了经聚光器聚光后汇聚在平板接收器表面被吸收的辐射强度的分布。与其它两种聚光系统比较,同轴非完整型平移抛物面聚光系统吸收辐射强度峰值最小、均值相差不大,且有两条光斑,光学效率达到85.57%。针对同轴非完整型平移抛物面聚光系统在焦距不变的条件下,模拟了环数和边缘角对接收器表面吸收辐射强度分布的影响,从而得出吸收辐射强度随环数和边缘角的变化规律。
  综合考虑接收器吸收辐射强度均值、辐射热流均匀性、光斑面积大小等因素对接收器下表面放置位置进行优化。
  通过分析平板接收器的能量传递及转换过程,建立了平板接收器的理论计算模型。在此基础上,利用Matlab7.0软件编制程序实现了平板接收器的热性能计算,该程序结合平板接收器的实际运行工况,在结构参数、环境参数和进口参数确定的情况下模拟计算接收器的吸热板平均温度、水出口温度、接收器表面吸收太阳辐射的总能量、总有用能量、总损失能量、接收器的肋片效率、效率因子、热迁移因子、流动因子和热效率等性能指标。绘制了温度分布图、能量分布图、热性能分布图,分析了随参数的变化接收器热性能的变化趋势。对于影响接收器热性能的主要参数进行组合,分析热效率的变化规律。最后将双面受热接收器与传统的单面受热接收器进行比较,环境温度在0~30℃变化时,双面受热接收器的热效率提高了8.18~37.01%。

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