碟式太陽能吸熱器的性能實驗研究碩士論文

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1、蘭州理工大學(xué)碩士學(xué)位論文碟式太陽能吸熱器的性能實驗研究姓名：李珍申請學(xué)位級別：碩士專業(yè)：熱能工程指導(dǎo)教師：李金平20120608碩十學(xué)位論文摘要太陽能是一種能量巨大、遍布世界且無污染的可再生能源，所以在環(huán)境污染日益嚴(yán)重和常規(guī)能源日益短缺的今天，太陽能受到了各國的普遍重視。太陽能熱發(fā)電是一種高效大規(guī)模利用太陽能的方式，目前主要有槽式、塔式和碟式三種。與槽式和塔式太陽能熱發(fā)電相比，碟式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)啟動損失小，光電效率高達(dá)29．4％，在三種發(fā)電系統(tǒng)中位居首位，因而碟式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)成為了人們關(guān)注的焦點(diǎn)。作為碟式聚光太陽熱發(fā)電系統(tǒng)的核心部件之一，太陽能吸熱器的作用是將聚

2、光器反射聚集的太陽能最大限度的吸收并傳遞給熱媒，其吸熱性能直接影響光熱轉(zhuǎn)換效率進(jìn)而影響到整個熱發(fā)電系統(tǒng)的可靠性和經(jīng)濟(jì)性，因此研究吸熱器有非常重要的意義。本課題首先提出了一種新型腔式吸熱器，繼而研制了包含新型腔式吸熱器在內(nèi)的碟式太陽能集熱系統(tǒng)，初步研究了碟式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)集熱性能并分析了腔式吸熱器的吸熱性能。本課題的主要研究內(nèi)容和結(jié)果如下：1．鑒于腔式吸熱器的熱損失在碟式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)總損失中占有很大的比例，綜合考慮與吸熱器熱損失相關(guān)的因素、吸熱器的形狀以及內(nèi)部傳熱元件對腔式吸熱器熱性能的影響，本課題研制了一個整體半球狀腔式吸熱器，腔體外面包有保溫材料。吸熱器采光口

3、面積與內(nèi)表面積的比為1：8，采用八根180mm長、外徑14mm、壁厚2mm的重力式熱管作為吸熱器的傳熱元件，它們均勻在半徑為85mm的圓周上，安裝傾角為150，吸熱器腔體內(nèi)的熱管部分長90mm，蒸發(fā)吸收聚集的太陽輻射能，保溫層內(nèi)是長40mm的絕熱段。在熱管內(nèi)部充有無機(jī)換熱工質(zhì)。在熱管蒸發(fā)段涂有Pyromark2500選擇性吸收涂層。2．在蘭州市皋蘭縣建成了包含新型腔式吸熱器在內(nèi)的碟式太陽能集熱系統(tǒng)，初步研究了腔式吸熱器的性能。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)的實驗結(jié)果表明：吸熱器的腔體中心溫度、采光口

4、中心溫度、吸熱功率以及光熱轉(zhuǎn)換效率都與太陽直接輻射強(qiáng)度的變化趨勢保持一致，首先隨時間逐漸上升，達(dá)到最大值后開始下降，而且腔體中心溫度和采光口中心溫度的最大值總是出現(xiàn)在太陽直接輻射強(qiáng)度最大值出現(xiàn)的附近。分析發(fā)現(xiàn)，光熱轉(zhuǎn)換效率的最大值通常出現(xiàn)在吸熱功率最大值的附近。在太陽直接輻射量為505．5W／m2時，吸熱器的吸熱功率為1686W，熱效率為80．6％，即表明本腔式吸熱器具有良好的吸熱性能，實驗所涉及的太陽直接輻射強(qiáng)度是影響碟式太陽能集熱吸熱系統(tǒng)中吸熱器的吸熱功率和熱效率的重要因素，文中最后分析了本實驗系統(tǒng)出現(xiàn)的問題并提出了相應(yīng)的解決辦法。碟式太阿{能吸熱器的性能實驗研究

5、本課題的創(chuàng)新點(diǎn)是研制了新型腔式吸熱器并初步揭示了新型腔式吸熱器的吸熱性能。碟式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)是一種結(jié)構(gòu)簡單、布局靈活、發(fā)電效率高、系統(tǒng)優(yōu)化潛力和成本降低潛力大、初始投資少、應(yīng)用前景廣的太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)，國內(nèi)外關(guān)于該系統(tǒng)的研究很少。本課題設(shè)計了一個新型腔式吸熱器，并在蘭州的天氣條件下進(jìn)行了初步性能實驗，研究成果對碟式太陽能發(fā)電技術(shù)的試驗示范和推廣應(yīng)用有重要的參考價值。本課題的研究得到了國家自然科學(xué)基金項目(51166008／E0607)、國家科技部星火計劃重點(diǎn)項目(2010GA860004)、國家科技支撐計劃課題(2011BADl5803)、甘肅省教育廳項目(0803

6、．06)、“隴原青年創(chuàng)新人才扶持計劃"項目(09—0165)、甘肅省建設(shè)科技攻關(guān)項目(JK2010．29)、甘肅省科技支撐計劃(101lGKCA030)、甘肅省高等學(xué)校基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)(09．0258)和蘭州理工大學(xué)“紅柳杰出人才計劃"(Q201101)的共同資助。關(guān)鍵詞：碟式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)；腔式吸熱器；實驗研究；吸熱功率；光熱轉(zhuǎn)換效率II碩十學(xué)位論文AbstractAsakindofrenewableenergy，solarenergyistremendousandpollution．free，itdistributesallovertheworld，SOinenv

7、ironmentalpollutionincreasinglyseriousandconventionalenergyincreasinglyshorttoday，solarenergyhasbeengotuniversalattentionbyallcountries．Solarthermalpowergenerationisanefficientlarge—scaleuseofsolarenergystyle，therearemainlytrough，toweranddiscthreekinds．Comparedwithtroughandtowe