槽式太阳能集热器运行特性分析与实验测试研究

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1、分类号：密级：UDC：编号：河北工业大学硕士学位论文槽式太阳能集热器运行特性分析与实验测试研究论文作者：左德功学生类别：全日制学科门类：工学学科专业：土木工程指导教师：齐承英职称：教授资助基金项目：国家国际科技合作专项（编号2014DFA60750）DissertationSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofCivilEngineeringPERFORMANCEANALYSISANDEXPERIMENTALRESEARCHONTHEPARABOLICTROUGHSOLARCOLLECTORSbyZuoDego

2、ngSupervisor:Prof.QiChengyingDecember2016ThisworksupportedbytheSpecialIssueofNationalandInternationalProjectofScienceandTechnologyCooperation.No.2014DFA60750.原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文不包含任何他人或集体已经发表的作品内容，也不包含本人为获得其他学位而使用过的材料。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人或集体，均已在文中以明确方式

3、标明。本学位论文原创性声明的法律责任由本人承担。学位论文作者签名：日期：关于学位论文版权使用授权的说明本人完全了解河北工业大学关于收集、保存、使用学位论文的以下规定：学校有权采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有权提供本学位论文全文或者部分内容的阅览服务；学校有权将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流；学校有权向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：日期：导师签名：日期：摘要太阳能作为可再生能源适应当今环境和社会发展需求，槽式集热器以其较高的商业价值和较广的适用范围在太阳能领域中广泛应用，但

4、运行过程中产生的光学和热学损失对其推广产生了一定限制。本文以槽式集热器光学特性为切入点，重点探究吸热管外壁热流密度分布规律，采用理论结合实验的方法进行了以下探索。首先以太阳视运动规律为基础，探究了太阳角度的相关计算及太阳常数计算模型，推导出倾斜面上太阳辐射计算公式及倾斜面日照时间，分析了全年运行集热器的最优倾角和最优方位角计算方法。其次，对集热器阵列最优相对间距进行计算分析，以盐山地区集热器实例计算，当抛物镜面宽度为2.55m时，相对间距宜为2~3。根据太阳角度计算模型及槽式集热器跟踪模型，运用VB语言编写了槽式太阳能集热器光学计算软件，用于计算不同纬度地区全年不同时间的太阳角度及槽式集

5、热器入射角、余弦损失、末端损失率等集热器光学损失参数。对理想模型吸热管外管壁光学聚光比进行了几何推导和数值计算，运用Matlab软件定量分析了集热管散焦现象。探究了集热器参数及ϕψ、、N对吸热管平均末端损失系数的影响。讨论了非理想情况下，几何聚光比G和边缘角ϕ对吸热管外管crim壁光学聚光比Cr的影响，可知太阳锥角对吸热管外管壁热流密度分布具有削峰填谷的作用。模拟结果表明，适当提高入口导热油温度可以增大吸热管热交换效率。最后，搭建槽式太阳能集热器中温实验系统平台，针对集热器瞬时集热效率、集热系统的夜间热量损失、容积式换热器的热损失和影响槽式集热器热性能系列因素进行了实验测试。实验结果表明

6、，晴朗天气瞬时效率集中在0.35~0.65之间，换热器热损失系数在1W/(m2·℃)以下。集热器进口油温对集热效率影响较大；直射辐射值对集热器的瞬时集热效率影响并不明显。积灰工况下，集热器瞬时效率集中在0.2~0.3之间，相比清洁工况集热效率将降低近45%。关键字：槽式集热器，光学分析，热流密度分布，数值计算，集热效率IABSTRACTSolarenergycouldsatisfytheneedoftoday'senvironmentandsocialdevelopmentasarenewableenergy．Theparabolictroughcollectorhasbeenwidel

7、yusedinthesolarenergyfiledbecauseofitshighcommercialvalueandwiderangeofapplication，buttheopticalandthermallossesgeneratedduringtheoperationprocesswillproducesomerestrictionsonitspromotionandapplication．Thispapertakesth