闭式太阳集热器综合性能测试系统的研究与开发

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1、华中科技大学硕士学位论文闭式太阳集热器综合性能测试系统的研究与开发姓名：张定学申请学位级别：硕士专业：机械电子工程指导教师：郑小年20050624摘要本文研究和开发了国内首套具有工程实用价值的太阳集热器综合性能测试系统。这套设备完全是独立研发，具有自主知识产权的，其性能价格比优于国外同类产品。已经作为权威的测试设备安放在国家太阳能检测中心使用。论文的主要工作有：深入研究和分析了集热器热性能试验的条件和原理方法，设计了系统的总体结构及闭式循环管路系统，可同时进行两套集热器的测试。根据地球绕太阳的运行轨迹，采用基于地平坐标系的跟踪算法开发了一套双轴太阳跟踪器。实现

2、了全天候的跟踪，误差低于±2º。研制了一套两级温度控制系统，使得温度能稳定在大范围（0℃～130℃）的任意设定值上，波动小于±0.1℃。通过大容量的储水箱扩大热容量来稳定初级温度，利用带自适应功能的次级温度PID调节控制算法达到了精确稳定集热器进口温度的目的。利用变频器-水泵对流量进行调节，采用PID控制算法，结合数值处理的方法对22小设定值（0.005kg/sm～0.3kg/sm）的流量进行了精密控制，稳定在设定值的±1%之内。开发了全套系统软件；介绍了整个系统的总体软件设计思路及各功能模块。对压力降落、时间常数、瞬时效率、入射角修正系数四大试验的条件和方法

3、也作了详尽的说明，同时还重点给出了各个试验的工艺流程图及软件的实现过程，并提供了实验结果的数据表格及相关曲线关键词：闭式循环试验系统，太阳跟踪，流量控制，冷浴交换，两级温度控制，实验流程IAbstractThefirstsolarcollectorappliedisresearchedanddesigned.Thisdeviceisdeveloppedentirelyindependentlywithintellectivecopyrightourselves.Its'ratioofperformancetopriceisbetterthanforeign.I

4、thasbeenusedinnationalinspectioncentreasthemostauthoritativeequipmentdomestic.Themaincontentisasfollows.Theoveallframeoftestsystemandclosedcircularconduitaredesignedaftercarefullyanalyzingthethermalperformancetestconditionanddeeplyinvestigatingthetheoryormethodsofsolarcollectors.Itc

5、antesttwosolarcollectorsatthesametime.Accordingtothetrajectoryoftheearth’smovementroundthesun，thesun—trackerisdevelopedwithtwoaxescontrols.Itcantracethesunthroughoutthedaywithaaccuracywithin±2º.Atwo—stagecontrolsystemoftemperatureisdevelopedtostabilizethegivenvalueintheregionof0～130

6、℃.Thecontrolerrorislessthan±0.1℃.Theprimarytemperatureiscontrolledthroughenlargingthesystem’sthermalcapacitybyalargewatercase.TheprecisetemperaturecontrolisachievedthrougethesubtemperaturePIDregulatingwiththeadaptivefunction.22Thesmallgivenflux（0.005kg/sm～0.3kg/sm）iscontrolledbyatra

7、nsducerusingPIDalgorithmtogetherwithnumericalprocessing.Thecontrolaccuracyiswithin±1%ofinitialvalue.Theoverallsystemsoftwareisdesigned.Meantime,themethodshowtothinkandthefunctionperdepartmentaredescribedindetails.Andthetestmethodsofthefluidpressuredrop,thecollectortimeconstant,thest

8、eadystateefficiency