抛物槽式太阳能集热系统的应用和研究

【摘要】： 太阳能作为一种清洁、分布广泛的资源,目前己成为人类解决能源危机的重要途径,太阳能的利用方式也发展为多种多样,其中抛物槽式太阳能集热器作为热发电的一种,由于其能够高倍聚焦太阳辐射、提供高温蒸汽、热转换效率高而得到了广泛的应用和深入的研究。 然而由于其制造成本过高,一直无法在国内推广应用,本论文研究探讨了一种新的设计方式,在不影响其热效率的情况下,成本得到很大地降低。 本文对抛物槽式集热系统进行了理论研究和实验分析,对集热器的结构、光学原理、热学原理、发电系统应用进行分析,建立太阳辐射强度的数学模型,提出计算太阳能集热系统温度、能量效率、热损失等参数的计算方法。 分析了目前主要太阳跟踪方法的优劣,通过计算机控制与传感器控制相结合的方法,制作出精度较高的太阳跟踪器,对太阳能集热器的跟踪系统进行了软硬件设计,完成了系统的单片机控制模块,温度检测模块,光强检测模块,步进电机驱动模块的设计。 对集热器的集热温度、接收管表面透光薄膜SnO2的制备和性能进行了研究,分析了表面涂层对能量效率的影响,以建立的廉价槽式太阳能集热系统为例分析其技术经济性,并与常规能源进行比较。 【关键词】：太阳能 抛物槽集热器 光热性能 跟踪器 SnO_2涂层 经济性分析
【学位授予单位】：兰州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TK515
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-6
• 目录6-9
• 第一章 绪论9-14
• 1.1 能源危机9-10
• 1.2 太阳能的利用10-14
• 1.2.1 太阳能热水器11
• 1.2.2 太阳能热发电11-12
• 1.2.3 抛物槽式太阳能系统的研究进展及现状12-14
• 第二章 太阳知识14-20
• 2.1 太阳概述14
• 2.2 太阳角14-17
• 2.2.1 日地距离14-15
• 2.2.2 地球的公转与赤纬角15
• 2.2.3 地球的自转与时角15-16
• 2.2.3 太阳高度角16
• 2.2.4 太阳方位角16
• 2.2.5 太阳光入射角16-17
• 2.2.6 太阳天顶角17
• 2.3 太阳辐射计算17-20
• 2.3.1 直射辐射、散射辐射和总辐射17-18
• 2.3.2 太阳常数18
• 2.3.3 太阳辐射强度18-19
• 2.3.4 大气质量19-20
• 第三章 抛物槽集热器的结构和光热性能20-39
• 3.1 抛物槽集热器光学原理和能量平衡20-25
• 3.1.1 反射器光学原理20-21
• 3.1.2 抛物槽集热器的能量平衡21-22
• 3.1.3 聚光度与半收集角关系22-23
• 3.1.4 焦区能量分布及集热管径估算23-25
• 3.2 太阳跟踪系统25-39
• 3.2.1 国内外研究现状26
• 3.2.2 跟踪方法26-28
• 3.2.3 跟踪系统的硬件设计28-36
• 3.2.4 系统软件设计36-38
• 3.2.5 结论38-39
• 第四章 太阳能吸收涂层的制备和研究39-48
• 4.1 太阳能接收器表面涂层39
• 4.2 SnO_2薄膜特性39-41
• 4.2.1 SnO_2薄膜的光学特性39-40
• 4.2.3 SnO_2的物理化学特性40
• 4.2.5 SnO_2薄膜的n型掺杂40-41
• 4.3 SnO_2薄膜的制备和性能41-48
• 4.3.1 喷雾热解法41
• 4.3.2 喷雾热解法制备SnO_2及掺杂薄膜的工艺41-42
• 4.3.3 喷雾热解法中各工艺参数对薄膜性质的影响42-44
• 4.3.4 结果与讨论44-47
• 4.3.6 本章小结47-48
• 第五章 太阳能集热系统的实验 #40研究和经济性分析48-56
• 5.1 新型高效太阳能集热系统的实验研究及数据分析48-53
• 5.1.1 实验系统的建立48-50
• 5.1.2 测量方法50
• 5.1.3 结果与讨论50-53
• 5.2 技术经济性分析53-56
• 5.2.1 经济性评价指标53-54
• 5.2.2 抛物槽式太阳能集热器与常规能源设备的比较54-56
• 第六章 结论56-57
• 参考文献57-61
• 研究生期间的研究成果61-62
• 致谢62-63
• 附录63-68

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