三种低倍聚光比cpc的对比研究热能工程专业论文.docxVIP

中国科学技术大学硕士学位论文 中国科学技术大学 硕士学位论文 三种低倍聚光比CPC的 对比研究 作者姓名： 杨 明 学科专业： 热能工程 导师姓名： 裴刚教授 完成时间： 二。一五年五月十五日 万方数据 University University of Science and Technology of China A dissertation for Master’S degree Comparative Study on Three CPC of Low COnCentratiOn Ratio Author’S Name： Ming Yang Speciality：Thermal Engineering Supervisor：Prof．Gang Pei FlnlSned time： May 1 5m，201 5 万方数据 中国科学技术大学学位论文原创性声明本人声明所呈交的学位论文，是本人在导师指导下进行研究工作所取得的成 中国科学技术大学学位论文原创性声明 本人声明所呈交的学位论文，是本人在导师指导下进行研究工作所取得的成 果。除己特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含任何他人已经发表或撰写 过的研究成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均己在论文中作了明确 的说明。 作者签名：盛鲺 签字日期：塑[．酶占虱≥a 中国科学技术大学学位论文授权使用声明 作为申请学位的条件之一，学位论文著作权拥有者授权中国科学技术大学拥 有学位论文的部分使用权，即：学校有权按有关规定向国家有关部门或机构送交 论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅，可以将学位论文编入《中国学 位论文全文数据库》等有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制 手段保存、汇编学位论文。本人提交的电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。 必威体育官网网址的学位论文在解密后也遵守此规定。 回么开 口必威体育官网网址(——年) 作者签名：盎!竭 导师签名： 签字日期：盈g冬‘迎a 签字日期：k艇!』：72 万方数据 摘 摘 要 摘要 复合抛物面聚光器(cec)是一种理想的非成像聚光器，在80～250。C的中低温 领域具有广泛的应用前景。作为一种低倍聚光器，其结构简单成本低廉，具有可 聚集部分散射、获取更高温度、无需跟踪装置等优点。目前低倍CPC集热器己 利用到太阳能制冷、采暖、水消毒、海水淡化等项目中，未来可在工业用热、低 温热发电等项目中发挥重要作用。 本文设计了聚光比分别为1．5、2．0和3．0的圆管型CPC，并采用U形铜管 真空玻璃管作为其集热部分。基于光学软件Lighttools对三种CPC的光学性能进 行了模拟，分别模拟了三者在不同入射角下的直接辐照和散射辐照两部分的光学 效率并进行对比分析。 基于热平衡原理，通过分析CPC真空管集热部分的传热过程建立了CPC一 维稳态的数学模型。搭建了开口面积相同的1．5X CPC、2．0X CPC和3．0X CPC 集热系统，在晴天条件下测试了不同进口温度下三组CPC的稳态集热效率，并 与数值计算结果进行了对比。实验结果显示CPC具有良好的集热效率，将实验 结果通过线性拟合得出各自的热损系数与截距效率(CPC实验光学效率)。实验 结果验证了通过增加CPC聚光比可有效降低其热量损失，且在相同加工方法下， 较低倍聚光比1．5X CPC的曲面与初始设计的曲线吻合度更高，而较高倍聚光比 3．0X CPC曲面误差增大导致CPC实际光学效率降低更明显。 研究了散射辐照比例对低倍聚光比CPC接收性能的影响，依据Energyplus 实际气象数据，对聚光比为1．5、2．0、3．0、4．0、6．0的理想CPC在六座散射辐照 比例不同的城市典型日和全年的辐照能量接收进行了对比分析。实验测试了1．5X CPC、2．0X CPC和3．0X CPC集热系统在70℃时不同散射辐照比例条件下的集 热性能，结果发现，散射辐照的比例对CPC集热性能有明显影响，在散射辐照 比例较高时，较低倍聚光比1．5X CPC的能量利用率高，而较高倍聚光比的3X CPC只在散射辐照比例极低的晴天条件才具有更高的能量利用率。 关键词：复合抛物面聚光器光学效率集热效率热损系数 散射辐照 万方数据 摘要ABSTRACT 摘要 ABSTRACT Compound parabolic concentrator(CPC)is ideal low—intermediate temperature solare collector．The theraml source at temperature 80—250℃has wide range of applications．As solar concentrator of lOW concentration ratio，CPC has sev