用于建筑采暖的复合抛物面聚光集热装置性能研究

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1、分类号:学校代码:10128UDC:学号:20151800115硕士学位论文学生类别：全日制专业型硕士研究生学位类别：工程硕士领域名称：动力工程论文题目：用于建筑采暖的复合抛物面聚光集热装置性能研究英文题目:PerformanceresearchonCompoundParabolicConcentratorforbuildingheatingsystem学生姓名：贾柠泽导师姓名：常泽辉副教授刘建军高级工程师二○一八年六月内蒙古工业大学硕士学位论文内蒙古工业大学硕士学位论文摘要随着经济发展，工业化进程加速，使得建筑、工业与交通的能耗随之上升，带来

2、了全球化石能源日益枯竭的挑战，而利用清洁、无污染的太阳能为建筑采暖系统提供热能是减少建筑总能耗的有效途径之一，尤其在太阳能资源丰富的我国西北寒冷地区开展太阳能建筑采暖技术研究的意义不言而喻。传统使用的平板集热器、真空管集热器等在寒冷地区冬季运行中存在集热温度低、易爆管、集热效率低以及集热面积要求大等缺点，而利用新型聚光集热技术可以改善上述太阳能集热装置存在的弊端，鉴于此，本文提出了一种集热温度高、对跟踪精度要求低且可吸收部分散射光的用于建筑采暖的槽式复合抛物面聚光集热装置，该装置结构简单，便于维护，集热效率高，可用于寒冷地区节能建筑采暖中。本文

3、介绍了用于建筑采暖的槽式复合抛物面聚光集热装置的结构和工作原理，利用光学仿真软件对聚光器的光学性能进行了计算和分析，得到了不同入射偏角和接收器安装偏角对聚光器聚光性能的影响机理。结果表明，当入射偏角α为6°时，聚光器的聚光效率为66.99%，当板式接收体安装偏角γ为80°时，聚光器的聚光效率仍达到了85.71%。基于光学分析结果，在内蒙古自治区呼和浩特市搭建了槽式复合抛物面聚光性能测试试验台，为了测试复合抛物面聚光集热器的光热性能，将装置安装在独立节能建筑的屋顶平面上。结果表明，在晴天太阳光正入射时，聚光器进出口油温温升最大约为20℃；多云天气

4、条件下，随着太阳辐照度的变化，聚光器出口导热油油温变化相对平缓，在不同安装倾角条件下，正入射时槽式复合抛物面聚光器进出口油温温差可达到20.72℃。搭建槽式复合抛物面聚光集热太阳能建筑采暖系统性能测试台，研究集热循环管路中导热油质量流量对系统集热效率的影响，并对连续运行工况下系统的各测点温度以及建筑内室温进行监测。结果表明，随着循环管路中导热油质量流量的增加，系统光热转换效率呈减小趋势。在系统连续运行工况中，当电辅助关闭情况下，所测试建筑室内温度夜间最高约为16.85℃，最后对系统经济性展开分析，系统投资回收周期约为11年。关键词：建筑采暖；复

5、合抛物面聚光；集热效率；太阳能I内蒙古工业大学硕士学位论文AbstractWiththedevelopmentofeconomicandtheaccelerationofindustrializationprocess,theenergyconsumptionofbuildings,industries,andtransportationhasincreased,whichbringstheproblemofincreasinglyconsumptionofglobalfossilenergy.Thentheutilizationofclean

6、,non-pollutingsolarenergyforbuildingheatingsystemisoneoftheeffectivewaystoreducethetotalenergyconsumptionofbuildings,especiallyinthenorthwestofchinawithsufficientsolarenergy.Thetraditionalplatecollectors,vacuumtubecollectorsandsoforthhavelowcollectiontemperaturesintheoperati

7、ngofcoldregions'winter.Apartfromthis,thesecollectorshasotherdrawbacks,suchaseasilyburst,havelowthermalefficiency,andcoverlargeareaofland.However,theapplicationofnewtypeofsolarconcentratingandcollectiontechnologycanimprovethedrawbacksofthesolarconcentratorswhichhavementioneda

8、bove.Inordertoovercometheshortcomings,aCompoundParabolicConcentrator(CPC)fo