固定条形镜面太阳能聚光器设计及性能试验 - Ingenta Connect.PDFVIP

第 30 卷 第 1 期 农 业 工 程 学 报 Vol.30 No.1 160 2014 年 1 月 Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering Jan. 2014 固定条形镜面太阳能聚光器设计及性能试验 ※ 周希正，马春元 ，张立强，王 鹏 （山东大学能源与动力工程学院，燃煤污染物减排国家工程实验室济南 250061 ） 摘 要：为了提高固定条形镜面太阳能聚光集热器的集热性能，该文介绍了固定条形镜面聚光集热的工作原理， 利用矢量分析方法得到了固定条形镜面任一镜元入射角及有效采光面积的计算公式。与此同时，建立了固定条形 镜面反射聚光器的腔体式玻璃-金属真空管吸收器三维模型，利用蒙特卡洛光线追迹模拟不同偏转角情况下的聚光 吸收器面上能流分布特征、光学效率、光学损失及能流分布。结果表明，镜面反射率和吸收器吸收率分别为 0.92、 0.9 时，聚光系统在太阳光线偏转 0～40°角范围内光线吸收率为 74.08%～98%、光学效率为 56.97%～73.65% 。此 外试验研究了梯形槽吸收器和腔体式玻璃-金属真空管吸收器在不同偏转角及不同集热温度的热性能。在环境温度 和辐射相对较低情况下，腔体式玻璃-金属真空管吸收器的热效率比梯形槽吸收器热效率高 2%～3% ；流体出口温 度由 76.7℃升至 99.6℃时，腔体式玻璃-金属真空管吸收器效率由 46.93% 降至 39.98% 。 关键词：太阳能，几何光学，辐射，能流密度，固定条形镜面聚光器，矢量法 doi ：10.3969/j.issn.1002-6819.2014.01.021 中图分类号：TK513.3 文献标志码：A 文章编号：1002-6819(2014)-01-0160-09 周希正，马春元，张立强，等. 固定条形镜面太阳能聚光器设计及性能试验[J]. 农业工程学报，2014，30(1)： 160－168. Zhou Xizheng, Ma Chunyuan, Zhang Liqiang, et al. Design and performance experiment of solar concentrator with fixed strip mirror surface[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2014, 30(1): 160 －168. (in Chinese with English abstract) 镜固定在圆形支架上组成反射镜场，吸收器跟踪太 0 引 言 阳，制作简单、系统轻便及抗风载能力强，可设计 能源是社会赖以生存和发展的物质基础。许多 安置于屋顶，与建筑匹配，也适应于沿海、沙漠风 国家都在发展能源多样化利用，积极开展新能源和 力较大的地区。20 世纪 70 年代由于石油危机和槽 可再生能源的研究工作，对于新能源中的太阳能有 式聚光集热系统较高造价，FMSC 聚光集热系统开 聚光和非聚光利用，太阳能聚光主要有槽式[1] 、线 始进入研究[9-11] 。特别是在太阳能中温利用范围， 性菲涅耳反射式[2-3] 、塔式、碟式和菲涅耳透镜聚 其性能优越，得到世界各国的关注，逐渐对其研究 [4-6] [7]