太阳能集热器性能的模拟.pdf

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1、第34卷第1期2013年2月电力与能源85太阳能集热器性能的模拟李存霖，黄静，娄清辉，陈志鹏，唐菲菲，王培红(东南大学能源与环境学院，南京210096)摘要：以太阳能直接蒸汽直接发电系统的槽式太阳能集热器为研究对象，在建立其热力学模型的基础上，对集热器的传热与流动性能进行了系统的模拟研究。模拟结果表明：提高工作流体的初始温度，集热器效率反而降低；增加流量可以提高集热器效率；太阳辐射强度越大集热器的效率越大，并且影响较大。关键词：太阳能；集热器；性能模拟中图分类号：TK51文献标志码：A文章编号：2095—1256(2013)01—00

2、85—03SimulationofSolarCollectorPerformanceLiCunlin，HuangJing，LouQinghui。ChenZhipeng，TangFeifei，WangPeihong(SchoolofEnergyandEnvironment，SoutheastUniversity，Nanjing210096，China)Abstract：Taketheparabolictroughcollectorofsolardirectsteamgenerationsystemastheresearchobject，

3、basedontheestablishmentofthethermodynamicmodel，thesystemsimulationresearchwasdoneontheheattransferandflowperformance．Thesimulationresultsshowthatimprovetheworkingfluidoftheinitialtemperature，thecollectorefficiencydecline；Increasetheflowcanimprovethecollectorefficiency；I

4、ncreasethesolarradiationintensity，collectorefficiencyincreases，andgreatlyinfluenced．Keywords：Solarenergy；Collectors；Performancesimulation直接蒸汽发电技术(DSG)，利用多个串并联集热器的几何聚光比c定义为聚光器接收太阳的槽型抛物面聚光集热器直接加热吸收管内水或光的开口面积与集热管面积的比值l2]：水蒸汽，产生较高温度的蒸汽驱动汽轮发电机组C一发电，集热管内直接采用水作为传热介质，可能为单相(水或蒸汽

5、)也可能是两相(湿蒸汽)的。本文A—BL，Ab一7cDb。L式中：A为聚光面积；A为吸收管面积：B为聚光器开口将建立直通式金属一玻璃真空集热管的稳态热力宽度；L为集热管长度；D。为金属吸收管外径。学模型，并根据管内介质状态提出数值模拟计算1．2热学模型方法，利用模型分析进口参数、流量、太阳辐射强金属吸收管的能量平衡]：度等因素对集热器性能的影响。Q一bpA—Ql。1集热管性能稳态模拟模型式中：Q为有效得热量，W；I为太阳辐射强度，W／m；为光学效率；A为聚光面积，m；Ql。为热损失，w。1．1光学模型集热管由玻璃罩管和金属吸收管两个同

6、心圆聚光器的光学性能主要是光学效率及聚光管组成，因此热损失主要包括三个方面：吸收管比，光学效率是指投射到集热管上的能量与射人与玻璃罩管之间的热损失、玻璃罩管与外界环境聚光器上的太阳能的比值受到聚光器材料的光学性质、集热器几何形状等因素的制约，可表示为口]：的热损失和接头损失。其中，吸收管与玻璃罩管之间的热损失包括：吸收管外壁对玻璃罩管的辐刁。p—pray[(1一Artan0)·cos0]式中：JD为聚光器镜面反射率；r为集热器玻璃罩管的透射传热Q，夹层内残留气体的导热传热过率；为集热管吸收率；y为集热管的光学采集因子；AQ，由于吸收管

7、和玻璃罩管之间抽真空，残留为集热器几何因子；为太阳入射角。气体很少，且空间密闭，因此不考虑残留气体的对光器聚光比的大小决定了聚焦能量的大小。流传热；玻璃罩管与外界的热损失包括：玻璃罩86李存霖，等：太阳能集热器性能的模拟管对周围环境的对流损失Qc，玻璃罩管对天压力4MPa；当工作流体的进口温度分别为空的辐射损失Q，除此之外，太阳光在穿过玻18O℃，190℃，2oo~C，21o℃和220~C时，集热管参璃罩管时有一部分被玻璃罩管吸收而未能全部到数的变化情况如图2所示。达吸收管，这部分热损失为被玻璃罩管吸收的热80量Q，如图1所示。706

8、050403O2Ol0O01图2热损失与初始温度的关系725720图1集热管热损失不惹图715710基于传热学原理，可以分别建立吸收管外壁7o5对玻璃罩管的辐射传热、通过残留气体的导热传7001热玻璃罩管对外界热损失(包