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槽式太阳能集热管弯曲测量及溢出损失分析

太阳能学报 2023年第9期44卷 273-279页

作者：魏秀东付饶汤建方车晟许英朝长春理工大学光电工程学院长春130022 中广核太阳能开发有限公司北京100070 厦门理工学院光电与通信工程学院厦门361024

槽式太阳能集热管的弯曲变形会造成聚光能量的溢出损失,需要进行测量和分析。提出基于无人机摄影的槽式太阳能集热管弯曲测量方法:采用无人机搭载高分辨可见光相机,实现对槽式太阳能集热管的图像采集;基于边缘检测算法对集热管图像进行... 详细信息

槽式太阳能集热管的弯曲变形会造成聚光能量的溢出损失,需要进行测量和分析。提出基于无人机摄影的槽式太阳能集热管弯曲测量方法:采用无人机搭载高分辨可见光相机,实现对槽式太阳能集热管的图像采集;基于边缘检测算法对集热管图像进行处理,最终获得集热管的弯曲变形量。基于光线追迹理论建立槽式聚光器聚光过程数学模型,推导弯曲集热管的溢出损失计算公式。选取3种不同弯曲量的集热管进行测量实验,测得的最大弯曲量分别为1.23、7.75、18.79 mm,平均测量误差为±0.75 mm,计算对应的溢出损失分别为0.02%、0.57%、3.72%,结果表明:集热管弯曲量较大时,会造成较大的溢出损失。

关键词：太阳能热发电槽式太阳能集热管光学效率光线追迹

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基于自由曲面的聚焦型太阳模拟器设计

中国光学(中英文) 2023年第6期16卷 1356-1364页

作者：魏秀东李柏霖赵宇航汤建方张继黄勇焕许英朝长春理工大学空间光电技术研究所吉林长春130022 中广核太阳能开发有限公司北京100000 厦门理工学院光电与通信工程学院厦门361024

聚焦型太阳模拟器可以获得高倍汇聚的太阳辐射光斑,在太阳能热发电及热化学研究领域具有重要应用。为了获得均匀的太阳辐射光斑,提出了基于非成像光学的自由曲面聚光镜设计方法。详细阐述了设计原理与具体方法。设计了自由曲面聚光镜,... 详细信息

聚焦型太阳模拟器可以获得高倍汇聚的太阳辐射光斑,在太阳能热发电及热化学研究领域具有重要应用。为了获得均匀的太阳辐射光斑,提出了基于非成像光学的自由曲面聚光镜设计方法。详细阐述了设计原理与具体方法。设计了自由曲面聚光镜,并将其与包容角相同的非共轴椭球聚光镜进行对比。通过仿真分析验证了设计方法的正确性。仿真结果表明:使用额定功率为6 kW的氙灯作为光源时,自由曲面聚光镜构成的单灯太阳模拟器可以在直径为60 mm的目标面内提供平均辐照度为274.4 kW/m^(2)的光斑,与非共轴椭球太阳模拟器相比,光斑不均匀度从18.28%下降到5.69%;七灯太阳模拟器可以产生平均辐照度为1.65 MW/m^(2)的光斑,光斑不均匀度从13.19%下降到5.79%。

关键词：太阳模拟器自由曲面光学设计光斑均匀度能流分布

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基于摄影测量的定日镜面形误差检测方法研究

中国光学（中英文） 2023年第2期16卷 425-433页

作者：魏秀东张凡许英朝长春理工大学空间光电技术研究所吉林长春130022 厦门理工学院光电与通信工程学院福建厦门361024

在塔式太阳能热发电中,定日镜面形误差对镜场光学效率具有重要影响,因此需要对定日镜面形误差进行检测。定日镜一般由多个子镜拼接而成,子镜的倾斜角度误差是定日镜面形误差的重要组成部分。本文提出一种基于摄影测量的定日镜子镜倾斜... 详细信息

在塔式太阳能热发电中,定日镜面形误差对镜场光学效率具有重要影响,因此需要对定日镜面形误差进行检测。定日镜一般由多个子镜拼接而成,子镜的倾斜角度误差是定日镜面形误差的重要组成部分。本文提出一种基于摄影测量的定日镜子镜倾斜角度误差的检测方法,即在已知定日镜子镜外形尺寸的条件下,利用摄影成像原理计算出定日镜子镜4个角点的空间位置坐标,进而求出子镜的法线方向,再利用所求得的法线计算出子镜的倾斜角度,最终实现对定日镜子镜倾斜角度误差的检测。本文详细阐述了该方法的测量原理,推导了计算公式,并利用平面镜与相机进行了相关验证实验。通过在不同距离下对不同倾斜角度的平面镜进行测量实验,得出测量镜面倾斜角度与实际倾斜角度的偏差约为0.1°~0.3°,实验结果表明:该方法能够较准确地检测定日镜子镜的倾斜角度误差,验证了该方法的正确性和可行性。

关键词：定日镜子镜摄影测量法线方向倾斜角度面形检测

太阳能模拟器聚光仿真及能流分布特性调控分析

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实验技术与管理 2022年第12期39卷 86-92页

作者：白章郑博胡文鑫魏秀东巩亮中国石油大学(华东)新能源学院山东青岛266580 长春理工大学光电工程学院吉林长春130022

高通量太阳能模拟器作为聚光太阳能热利用研究的重要实验平台,其聚光能流分布特性受运行功率、聚光镜结构等多种因素影响。该文以18 kW聚光太阳能模拟器实验平台为基础,采用蒙特卡罗光线追踪法(MCRT)进行光学仿真,分析其聚光能流特性。... 详细信息

高通量太阳能模拟器作为聚光太阳能热利用研究的重要实验平台,其聚光能流分布特性受运行功率、聚光镜结构等多种因素影响。该文以18 kW聚光太阳能模拟器实验平台为基础,采用蒙特卡罗光线追踪法(MCRT)进行光学仿真,分析其聚光能流特性。结果表明,聚焦光斑能流密度与氙灯运行功率呈线性关系,此外,安装误差等因素产生的靶面离焦现象将降低聚光能流密度与不均匀度。进一步地,为研究太阳能模拟器聚光结构的影响特性,计算分析了非共轴椭球面结构的聚光能流分布特征,与传统椭球设计相比,在非共轴偏转角为1.0°和1.5°时,对应聚光能流不均匀度分别降低至35.56%和12.48%,显著提高了聚光能流的均匀性。研究结果将为优化太阳能模拟器结构设计、改善其能流特性提供参考,以更好地满足太阳能热利用的实验需求。

关键词：太阳能模拟器聚光能流特性光学仿真能流分布均匀性

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高汇聚比太阳能聚光特性分析综合实验设计

实验技术与管理 2022年第5期39卷 55-59页

作者：白章胡文鑫魏秀东郑博袁宇中国石油大学(华东)新能源学院山东青岛266580 长春理工大学光电工程学院吉林长春130022

太阳能模拟器是开展太阳能光热利用实验研究和实验教学的重要平台。该文探讨了采用朗伯靶和CCD相机组合的能流密度间接测量实验,通过多类型组合和调控方式研究其高汇聚比聚光集热特性,结果发现,聚焦光斑能流密度高,呈现中间高、四周低... 详细信息

太阳能模拟器是开展太阳能光热利用实验研究和实验教学的重要平台。该文探讨了采用朗伯靶和CCD相机组合的能流密度间接测量实验,通过多类型组合和调控方式研究其高汇聚比聚光集热特性,结果发现,聚焦光斑能流密度高,呈现中间高、四周低的分布特性。该综合性实验有助于学生深入理解太阳能聚光集热原理和辐射传热等基础理论知识,并可为学生开展创新实践活动提供重要平台支撑,由此提高课程教学成效和学生的综合素养。

关键词：太阳能模拟器点聚光能流密度分布综合实验

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一种新型极轴跟踪式定日镜的研究

太阳能学报 2007年第6期28卷 573-576页

作者：魏秀东卢振武刘华中国科学院长春光学精密机械与物理研究所应用光学国家重点实验室

提出一种新型采用轮胎面聚光镜极轴跟踪式定日镜。分析了极轴跟踪式定日镜的跟踪原理,设计了用于该定日镜的轮胎面并分析其聚光性能。结果表明:该定日镜聚光性能较高,能够满足生活热水、太阳炉等应用领域的要求。

关键词：极轴跟踪方式定日镜轮胎面聚光比

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热轧加热炉减碳技术应用浅析

热轧加热炉减碳技术应用浅析

2022年钢铁工业绿色低碳发展论坛暨全国冶金能源环保生...

作者：魏秀东吴优徐海涛鞍钢集团朝阳钢铁有限公司

对加热炉多种减碳技术原理的介绍,通过分析每种技术特点,应用效果达到减碳作用的评价,得出结论蓄热式燃烧技术值得推广,同时指出氧--燃烧技术是加热炉未来发展方向。

关键词：减碳技术加热炉节能减碳

来源： cnki会议评论

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太阳能塔式电站镜场对地面的遮阳分析

光子学报 2009年第9期38卷 2414-2418页

作者：王瑞庭魏秀东吉林大学数学学院长春130022 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所光电技术研发中心长春130033

分析了拟建于北京市延庆县的1 MW太阳能塔式电站定日镜场对地面的遮阳情况.采用光线追迹计算了定日镜对地面的阴影.为了精确计算镜场对地面的阴影面积,提出了相邻镜面间阴影率的计算方法,并推导了计算公式.提出了在一段时期内地面日照... 详细信息

分析了拟建于北京市延庆县的1 MW太阳能塔式电站定日镜场对地面的遮阳情况.采用光线追迹计算了定日镜对地面的阴影.为了精确计算镜场对地面的阴影面积,提出了相邻镜面间阴影率的计算方法,并推导了计算公式.提出了在一段时期内地面日照时间分布的统计方法.使用MATLAB编程模拟了镜场对地面的阴影以及地面日照时间分布情况,并能够绘制任意时刻地面阴影图和任意时期内地面日照时间分布图.

关键词：太阳能塔式电站定日镜场光线追迹阴影率日照时间

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高倍汇聚辐射光斑能流分布测量方法研究

中国光学（中英文） 2023年第3期16卷 620-626页

作者：魏秀东赵宇航张亚南许英朝长春理工大学空间光电技术研究所吉林长春130022 中国广核新能源控股有限公司北京100000 厦门理工学院光电与通信工程学院福建厦门361024

本文提出了一种高倍汇聚辐射光斑能流分布测量新方法,采用辐射能流传感器测量光斑不同位置的能流密度,通过多项式拟合光斑不同位置的灰度与能流密度标定曲线,最终获得辐射光斑的能流分布,并详细阐述了辐射光斑能流分布的测量原理。为了... 详细信息

本文提出了一种高倍汇聚辐射光斑能流分布测量新方法,采用辐射能流传感器测量光斑不同位置的能流密度,通过多项式拟合光斑不同位置的灰度与能流密度标定曲线,最终获得辐射光斑的能流分布,并详细阐述了辐射光斑能流分布的测量原理。为了验证测量方法的准确性和可行性,进行了高倍汇聚辐射光斑能流分布测量实验,并与辐射能流传感器测量结果进行比较。结果表明:该测量方法的测量结果与辐射能流传感器的直接测量结果一致,测量偏差小于0.54%,通过分析得出该测量方法的测量不确定度为4.35%,测量准确度较传统测量方法有所提高,满足实际应用需求。

关键词：测量系统辐射光斑能流分布摄影测量法能流密度