發(fā)布時間：2020-11-09 00:28

　　 線性菲涅爾反射式聚光集熱器在最近十年獲得了各國太陽能研究機(jī)構(gòu)的重視。相比于目前已經(jīng)得到商業(yè)化利用的槽式集熱器,線性菲涅爾反射器具有造價低、場地利用率高、反射鏡風(fēng)阻低、控制系統(tǒng)簡單等優(yōu)點(diǎn)。本文將線性菲涅爾聚光集熱鏡場與野戰(zhàn)后勤車輛相結(jié)合,設(shè)計(jì)了一種車載式可折疊線性菲涅爾聚光集熱系統(tǒng),為野戰(zhàn)部隊(duì)后勤提供一定的熱能供給。本文的主要研究內(nèi)容包括：1)論文提出了將線性菲涅爾聚光鏡場與后勤補(bǔ)給車輛相結(jié)合,利用太陽能聚光裝置為部隊(duì)提供一定的能源補(bǔ)給的設(shè)計(jì)思路。為了盡可能增大鏡場的聚光面積,論文完成了鏡場折疊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì),該折疊裝置能夠?qū)崿F(xiàn)將鏡場的聚光面積增大到車頂面積的兩倍。論文通過理論分析與仿真相結(jié)合對聚光集熱鏡場中相關(guān)的傳動模塊以及集熱器模塊等進(jìn)行了設(shè)計(jì)研究。2)針對車載式線性菲涅爾聚光鏡場的參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。在分析了線性菲涅爾聚光鏡場可能出現(xiàn)的陰影與遮擋的情況下,利用數(shù)值分析的方法,分別研究了鏡元寬度、集熱器高度、太陽光線的入射角度以及鏡元數(shù)量對鏡場聚光性能的影響。并通過matlab編寫的迭代程序,對鏡場參數(shù)進(jìn)行了全局優(yōu)化,獲得鏡場的優(yōu)化參數(shù)大小。最后通過Tracepro光學(xué)仿真軟件結(jié)合正交實(shí)驗(yàn)的方法,對鏡場優(yōu)化參數(shù)的數(shù)值優(yōu)化進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。仿真結(jié)果與數(shù)值優(yōu)化的結(jié)果一致。3)文章對車載式線性菲涅爾聚光集熱器進(jìn)行了研究。分析了復(fù)合拋物面(CPC)二次聚光器對鏡場聚光性能以及集熱器表面能流密度的改善作用。并在此基礎(chǔ)上建立了基于CPC二次聚光鏡場的真空集熱器的傳熱模型。通過計(jì)算流體動力學(xué)(CFD)仿真分析的方法,分別研究了真空集熱器在密閉環(huán)境下,集熱器單位長度上的熱損量大小以及系統(tǒng)的平均效率隨著工作溫度的變化情況。同時還分析了真空管工質(zhì)出口溫度與進(jìn)口溫度以及工質(zhì)流速之間的關(guān)系。為車載式線性菲涅爾聚光集熱鏡場的集熱性能研究,提供了參考依據(jù)。4)搭建了車載式線性菲涅爾聚光集熱鏡場的物理模型,并對鏡場的折疊性能進(jìn)行了測試。在此基礎(chǔ)上,研究了鏡場的聚光性能以及集熱器的空曬性能。結(jié)果表明,車載式線性菲涅爾聚光鏡場具有良好的聚光性能；利用真空管集熱器進(jìn)行聚光集熱,系統(tǒng)的具有較快的溫度相應(yīng),滿足中溫集熱系統(tǒng)的集熱性能要求。最后對系統(tǒng)的光熱轉(zhuǎn)化效率進(jìn)行了測定,結(jié)果表明線性菲涅爾聚光鏡場的光熱轉(zhuǎn)化效率達(dá)到60%左右。
【學(xué)位單位】：南京理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2015
【中圖分類】：TK513.1
【部分圖文】：

美國和西班牙［）］。??按聚光形式的不同，可主要分為以下四類：槽式、塔式、碟式以及線性菲淫爾式［６，７］，??如圖１．１為四種太陽能聚光器的產(chǎn)品圖。其中塔式、碟式屬于點(diǎn)聚焦式，槽式和線性菲??涅爾式屬線聚焦式。線性菲淫爾式太陽能熱發(fā)電技術(shù)，具有結(jié)構(gòu)簡單，制作、運(yùn)行成本??低和抗風(fēng)性能優(yōu)良等特點(diǎn)［８，９］。??圓??（ａ）槽式聚光器?（ｂ）碟式聚光器??（ｃ）塔式聚光器?（ｄ）線性菲裡爾聚光器??圖１．１四種不同聚光發(fā)電產(chǎn)品??太陽能按照集熱溫度的分類可以分低溫、中溫、高溫利用［】°］。其中低溫段溫度一般??低于８ｃｒｃ，主要包括太陽能熱水器。太陽光采暖房也是典型的低溫利用的方式之一。??太陽能中溫利用主要包括太陽能空調(diào)，此外還可以利用太陽光線進(jìn)行海水淡化、生物質(zhì)??的降解，其溫度主要集中于８０？２５ｃｒｃ。高于２５（ｒｃ的太陽能的利用則屬于高溫范疇，主??要包括太陽能發(fā)電。如圖１．２所示為太陽能利用方式的分類。??２??

美國和西班牙［）］。??按聚光形式的不同，可主要分為以下四類：槽式、塔式、碟式以及線性菲淫爾式［６，７］，??如圖１．１為四種太陽能聚光器的產(chǎn)品圖。其中塔式、碟式屬于點(diǎn)聚焦式，槽式和線性菲??涅爾式屬線聚焦式。線性菲淫爾式太陽能熱發(fā)電技術(shù)，具有結(jié)構(gòu)簡單，制作、運(yùn)行成本??低和抗風(fēng)性能優(yōu)良等特點(diǎn)［８，９］。??圓??（ａ）槽式聚光器?（ｂ）碟式聚光器??（ｃ）塔式聚光器?（ｄ）線性菲裡爾聚光器??圖１．１四種不同聚光發(fā)電產(chǎn)品??太陽能按照集熱溫度的分類可以分低溫、中溫、高溫利用［】°］。其中低溫段溫度一般??低于８ｃｒｃ，主要包括太陽能熱水器。太陽光采暖房也是典型的低溫利用的方式之一。??太陽能中溫利用主要包括太陽能空調(diào)，此外還可以利用太陽光線進(jìn)行海水淡化、生物質(zhì)??的降解，其溫度主要集中于８０？２５ｃｒｃ。高于２５（ｒｃ的太陽能的利用則屬于高溫范疇，主??要包括太陽能發(fā)電。如圖１．２所示為太陽能利用方式的分類。??２??

文獻(xiàn)［３３］提出的一種復(fù)合式線性菲淫爾聚光集熱系統(tǒng)，采用多排集熱器代替常??規(guī)的單排集熱器。位于鏡場兩邊的集熱器能夠最大限度地提高鏡場中鏡元的密度，實(shí)現(xiàn)??對鏡場高效地利用，如圖１．３所示。??ｙ集熱器?銀熱器??緊湊鏡元陣列??圖１．３緊湊型線性菲淫爾反射陣列示意圖??該結(jié)構(gòu)適用于鏡場規(guī)模較大的情況。文獻(xiàn)［３４，３５］采用光學(xué)幾何分析和矢量分析的方法??研究了鏡元之間無遮擋的邊界條件。然后釆用數(shù)值迭代的方法，求出鏡元寬度一定情況??下鏡元無遮擋的最小間距。文獻(xiàn)［３６－３８］研究了在太陽光線垂直照射在水平表面的情況下，??相鄰鏡元之間最小間距的問題。該方法簡化了鏡場模型。文獻(xiàn)［３９］采用圖形繪制的方法對??鏡元之間的遮擋問題作了定性分析。??１．３．３鏡場集熱器研究現(xiàn)狀??集熱器作為聚光集熱鏡場最重要部分之一，國內(nèi)外學(xué)者對其進(jìn)行了大量的研究。重??慶大學(xué)的陳庚、崔文智等人［４Ｇ＂⑵對槽式聚光集熱器（如圖１．５所示）的集熱性能進(jìn)行了研??究。通過仿真模擬的方法得到集熱管內(nèi)工質(zhì)出口溫度與鏡場聚光強(qiáng)度、工質(zhì)進(jìn)口溫度以??及工質(zhì)流量之間的數(shù)量關(guān)系，通過公式擬合的方法得到工質(zhì)出口溫度的計(jì)算公式。研究??５??
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本文編號：2875592