太阳能聚能系统能量传输特性分析

【摘要】： 由于能源危机和大气污染,太阳能的利用越来越受到人们的重视。太阳光是低热流密度的能源,为了得到高品位的能量,实现能源利用的经济性,必须对太阳能进行聚集。为实现太阳光聚能系统方案的优化设计,本文采用蒙特卡罗法分析碟式太阳能聚能系统的光热特性,通过大量的数值计算,初步得到了影响碟式太阳能聚能系统光热性能的主要因素,并对集热系统的能量传输方案进行了优化设计。主要研究内容如下: 1.碟式抛物面集热器聚能特性研究通过大量的模拟计算,得出了碟式抛物面集热器焦面热流密度与集热器焦距、开口的关系;聚能器在太阳热辐射不同光谱情况下反射的能量大小和热流密度分布; 2.碟式太阳能聚能系统吸热器性能分析考虑吸收率的影响,分析了不同模式的吸收器内部热流密度分布和温度场分布,为吸收器的设计、制造提供理论依据 3.碟式太阳能聚能系统能量传输特性分析通过对不同能量传输方案进行优选分析,以寻求最佳方案。对所选方案中的旋转椭圆镜面进行设计分析,找出影响反射后的能量分布的因素,并对相应的误差进行分析。通过实验和数值模拟两种方法分析光导管出口处热流密度和光损失。 【关键词】：蒙特卡罗法 太阳能 吸热器 热流密度 能量传输
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：TK512
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-6
• 主要符号表6-10
• 第1章 绪 论10-21
• 1.1 课题背景10-13
• 1.1.1 能源危机10-11
• 1.1.2 太阳能的利用11-12
• 1.1.3 氢能的利用12-13
• 1.2 太阳能研究进展及现状13-19
• 1.2.1 国外的研究状况16-18
• 1.2.2 国内的研究状况18-19
• 1.2.3 国内外在跟踪与镜面模拟方面的研究19
• 1.3 课题来源及主要研究内容19-21
• 1.3.1 本课题研究目的19-20
• 1.3.2 主要研究内容20
• 1.3.3 课题来源20-21
• 第2章 整体系统的计算模型21-35
• 2.1 建模的主要思想21-23
• 2.2 计算模型23-27
• 2.2.1 漫射方向概率模型23-24
• 2.2.2 光线发射点的概率模型24-25
• 2.2.3 光线方向的概率模型25-26
• 2.2.4 光线吸收或反射的判断26-27
• 2.2.5 接收器光线统计27
• 2.3 集热器系统的数学模型27-33
• 2.3.1 能束光线的数学模型27-29
• 2.3.2 表面的数学描述29-30
• 2.3.3 旋转椭圆面镜的确定和描述30
• 2.3.4 光线与表面交点的确定30-31
• 2.3.5 坐标转换31-33
• 2.4 能量方程33-34
• 2.5 本章小结34-35
• 第3章 旋转抛物面集热器聚能特性与吸热器分析35-52
• 3.1 抛物面集热器的聚光特性35-38
• 3.1.1 开口D 与焦面热流密度的关系35-36
• 3.1.2 焦距与焦面热流密度的关系36-38
• 3.2 太阳能全谱带分析38-43
• 3.2.1 谱带近似法38-39
• 3.2.2 太阳辐射的全谱带分析39-40
• 3.2.3 聚热器针对不同辐射谱带分析40-43
• 3.3 吸热器分析43-51
• 3.3.1 吸热器模型44-45
• 3.3.2 吸热器热流密度模拟45-48
• 3.3.3 吸热器热流温度场模拟48-51
• 3.4 本章小结51-52
• 第4章 集热系统的能量传输52-72
• 4.1 能量传输方案研究52-55
• 4.1.1 接收器旁置52-54
• 4.1.2 接收器下置54-55
• 4.1.3 方案的选择55
• 4.2 旋转椭圆镜面设计优化55-62
• 4.2.1 开口对热流密度的影响56-57
• 4.2.2 焦距对热流密度的影响57-58
• 4.2.3 影响反射能量的因素58-60
• 4.2.4 聚光比与旋转椭圆镜面离心率的关系60-62
• 4.3 误差分析62-65
• 4.3.1 旋转椭圆镜面的位置误差62-63
• 4.3.2 集热器的位置误差63-65
• 4.4 光导管65-70
• 4.4.1 实验测定光导管内部光损66-68
• 4.4.2 数值模拟光导管光损68-70
• 4.5 本章小结70-72
• 结论72-74
• 参考文献74-79
• 致谢79

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