槽式抛物面太阳能集热器系统的仿真模型研究

《槽式抛物面太阳能集热器系统的仿真模型研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、隶劫大·粤硕士学位论文万方数据槽式抛物面太阳能集热器系统的仿真模型研究万方数据RESEARCHONPERFORMANCESIMULATIoNOFPARABOLICTROUGHSOLARCOLLECTORAThesisSubmittedtoSoutheastUniversityFortheAcademicDegreeofMasterofEngineeringBYDAIWrei—weiSupervisedbyAcademicianZHANGYao—mingDepartmentofEnergy&EnvironmentSoutheastUniversityMay2014万方数据东南大学学位

2、论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名：日期：兰竺鲨：芝：鲨东南大学学位论文使用授权声明东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允

3、许论文被查阅和借阅，可以公布(包括以电子信息形式刊登)论文的全部内容或中、英文摘要等部分内容。论文的公布(包括以电子信息形式刊登)授权东南大学研究生院办理。研究生签名：日期：建型竺z』!幽r万方数据摘要槽式抛物面太阳能集热器(ParabolicTroughCollector，简称PTC)成本占电站初期总投资的40％以上，加强其技术研发、工艺改进是提高热发电效率、降低成本的关键。PTC的聚光传热过程非常复杂，包含光能聚集、转换以及耦合传热等过程，如何准确预测传热工质出口温度和系统集热效率是难点问题。我国曾借鉴国外经验对PTC如何提高集热温度和效率进行了一定的研究。由于在PTC热性能研

4、究中数据通常具有随机、非线性和不确定性等特点，采用传统方法建模时往往引入一些假设，导致模拟结果精度较低。BP(BackPropagation)人工神经网络具有良好的非线性映射能力、泛化能力和容错能力，借助BP网络模型进一步对PTC的聚光传热特性进行理论探索研究是十分有意义的。本课题基于MATLAB软件平台，采用传统理论建模、神经网络预测校正模型、实验研究相结合的方法，建立了太阳辐射强度仿真模型、PTC热性能数学模型及PTC神经网络预测校正模型。本文的主要研究内容和结论如下：(1)建立了晴天太阳辐射强度的计算模型及其可视化计算界面，实现了在界面上输入和改变纬度、日期、时间等参数时，可

5、以快速准确地得到任意地区、任意时间的太阳辐射能。将模型得到的太阳辐照强度曲线与实测数据曲线进行比较，结果表明两者非常接近，说明建立的太阳辐照度模型可以满足实际的工程需要。(2)建立了PTC的热损失以及工质出口温度数学模型，并通过与美国国家可再生能源实验室(NREL)对PTR70集热管的实验数据进行对比分析，验证了模型的可靠性。并设计了PTC的热性能计算界面，实现了输入PTC外形参数和气象信息时，可以较快、较准确地输出其热性能参数。同时分析了吸收管温度、环境因素、传热介质种类、选择性吸收涂层发射率及环形区域残留气体对PTC热性能的影响。(3)设计并搭建了PTC热性能动态测试实验台，对

6、影响工质进出口温差及瞬时集热效率的因素进行了探讨。实验结果表明：随着太阳辐射强度由745W／m2增加到998W／m2时，环境温度变化范围为26．4～34．6℃，风速在1．5～4．3m／s范围变化时，水进出口温差从43．7℃升高至69．8℃，PTC瞬时集热效率从70．1％增加至73．0％。说明了该PTC具有较好的热性能，为后续完善研究提供实验依据。(4)引入BP人工神经网络与传统理论模型相互耦合，建立了工质出口温度的神经网络预测校正模型。并运用Levenberg-Marquardt法对BP神经网络的权值及阂值进行优化。分析结果表明预测校正模型可将绝对误差控制在3．8℃以内，相对误差保

7、持在3．6％以内，有效提高了PTC热性能仿真模型的计算精度。关键词：槽式抛物面太阳能集热器；直通式真空集热管；瞬时集热效率；室外热性能动态测试：BP神经网络预测校正模型万方数据AbstractParabolictroughsolarcollector(PTC)costsaccountformorethan40％oftheinitialpowerplanttotalinvestment，thereforestrengtheningitsresearch，developm