槽式太阳能抛物面集热器光学性能研究

【摘要】： 槽式太阳能抛物面集热器是槽式太阳能热发电系统中的重要部件,其效率直接影响电厂的发电效率。而集热器效率受其光学性能和传热性能综合影响。集热器吸收管表面光学聚光比分布是集热器传热性能分析的重要边界条件,因此对光学聚光分布比的正确分析会对整个集热器效率的提高产生积极作用。 本论文以槽式抛物面集热器的散焦现象为切入点,主要分析了影响集热器光学性能的因素,并用Monte Carlo光线追踪法对集热器光学性能进行计算机模拟研究,分析太阳形状、跟踪误差对吸收管表面光学聚光比的影响规律。通过对计算机模拟结果统计分析和几何光学分析,找到吸收管表面光学聚光比的分布规律,并用拟合函数来定量描述其分布情况。 论文主要结果包括:(1)得到了槽式抛物面集热器的最大几何聚光比和最小几何聚光比;(2)准确可信的Monte Carlo光线跟踪法计算机模拟程序;(3)考虑太阳形状影响时,几何聚光比和边缘角对吸收管表面光学聚光比的影响变化;(4)拟合出了具有明确物理意义且精度高的吸收管表面光学聚光比的分布函数。 【关键词】：槽式太阳能抛物面集热器 散焦 Monte Carlo 光线追踪 光学聚光比
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TK515
【目录】：

• 中文摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 第一章 绪论8-14
• 1.1 课题研究背景与意义8-9
• 1.2 国内外研究现状9-12
• 1.2.1 槽式抛物面集热器发展9-11
• 1.2.2 槽式抛物面集热器光学性能研究现状11-12
• 1.3 本文主要研究内容12-14
• 第二章 槽式抛物面集热器光学特性14-25
• 2.1 槽式抛物面集热器几何特性14-16
• 2.2 槽式抛物面的散焦现象分析16-21
• 2.3 槽式抛物面集热器光学效率21
• 2.4 影响集热器光学性能的因素21-24
• 2.4.1 材料光学性能21-22
• 2.4.2 太阳形状22
• 2.4.3 跟踪误差22-23
• 2.4.4 入射角23-24
• 2.5 本章小结24-25
• 第三章 槽式抛物面集热器光学特性模拟25-45
• 3.1 Monte Carlo 方法原理25-28
• 3.1.1 MC 方法的基本思想26-27
• 3.1.2 MC 方法的解题步骤27
• 3.1.3 MC 方法的收敛性27-28
• 3.2 Monte Carlo 光线跟踪法28-31
• 3.3 物理模型建立31-32
• 3.4 Monte Carlo 概率模型建立32-35
• 3.4.1 光线入射位置概率模型32
• 3.4.2 光线入射角度的概率模型32-35
• 3.4.3 透射、反射与吸收的概率模型35
• 3.5 模拟程序验证35-44
• 3.5.1 与理想模型几何光学分析比较35-41
• 3.5.2 与考虑太阳形状模型分析比较41-44
• 3.6 本章小结44-45
• 第四章 光学特性模拟结果分析45-63
• 4.1 太阳形状45-59
• 4.1.1 边缘角的影响46-47
• 4.1.2 几何聚光比的影响47-49
• 4.1.3 理论分析与曲线拟合49-59
• 4.2 跟踪误差59-62
• 4.3 本章小结62-63
• 第五章 结论与建议63-65
• 5.1 主要结论63
• 5.2 进一步研究的建议63-65
• 参考文献65-69
• 发表论文和科研情况说明69-70
• 致谢70

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