检索结果-南通市图书馆

非跟踪非对称复合平面型太阳能聚光器设计与光学性能模拟

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太阳能学报 2020年第4期41卷 73-78页

作者：王哲端木琳李祥立舒海文大连理工大学建设工程学部大连116024

提出一种新型的非跟踪非对称复合平面型反射聚光器,给出设计方法,利用基于蒙特卡罗光线追迹法的光学仿真软件,分析光学效率及吸收器上的能流分布。结果表明,增大平面镜数量n和设计角θ0均可增大聚光器的几何聚光比CR。CR相同的聚光器在... 详细信息

提出一种新型的非跟踪非对称复合平面型反射聚光器,给出设计方法,利用基于蒙特卡罗光线追迹法的光学仿真软件,分析光学效率及吸收器上的能流分布。结果表明,增大平面镜数量n和设计角θ0均可增大聚光器的几何聚光比CR。CR相同的聚光器在入射角大于θ0时具有相同的光学效率,聚光均匀性较好,且减小n值有利于获得更均匀的光强分布。

关键词：太阳能聚光器能量转换效率光学性能光学仿真模型非跟踪非对称

载荷作用下太阳能聚光器两种光-机集成建模方法的验证

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光学学报 2022年第20期42卷 135-145页

作者：颜健彭佑多刘永祥胡耀松湖南科技大学机电工程学院湖南湘潭411201

针对两种光-机集成建模方法开展验证研究,包括只考虑载荷作用下镜面单元空间位姿变化(忽略镜面自身弹性变形)的镜面位姿重构方法,以及本文提出的平面微元替代方法。平面微元替代方法是将聚光器反射镜面离散成大量平面微元,并根据平面微... 详细信息

针对两种光-机集成建模方法开展验证研究,包括只考虑载荷作用下镜面单元空间位姿变化(忽略镜面自身弹性变形)的镜面位姿重构方法,以及本文提出的平面微元替代方法。平面微元替代方法是将聚光器反射镜面离散成大量平面微元,并根据平面微元的变形信息直接建立其几何光学信息,实现光-机分析的数据统一与集成,建立反射镜面的光-机信息集成模型。采用两种光-机集成方法模拟得到的聚焦能流分布结果相互印证,并与承载下聚光实验测量结果进行对比验证,结果充分说明了两种建模方法的有效性。当聚光器中各反射镜面的弹性变形较大时,镜面位姿重构方法将会失去准确预测其光学性能的能力;而平面微元替代方法能够考虑载荷作用下反射镜的任何变形(弹性变形和刚体位移),能准确预测聚光性能,具有普适性和简单的优点。对于聚焦能流密度较低的情况,实验表明采用粗糙白纸(打印纸)作为朗伯靶面用于聚焦能流密度测量简单可行。

关键词：光学设计太阳能聚光器镜面变形光-机集成建模光学性能能流分布

两种聚光器联合驱动的鼓泡加湿除湿型太阳能海水淡化系统实验研究

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太阳能学报 2023年第5期44卷 226-232页

作者：赵静莲肖建伟郑宏飞王革北京理工大学机械与车辆学院北京100081 南宁师范大学物理与电子学院南宁530299

设计一个由太阳能空气集热器和曲面菲涅尔透镜联合驱动的鼓泡加湿除湿型太阳能海水淡化系统,介绍该系统的结构和运行原理,对多曲面聚光器的聚光特性进行光学仿真分析,对装置各部件的能量进行平衡计算,测试系统在实际天气条件下的产水性... 详细信息

设计一个由太阳能空气集热器和曲面菲涅尔透镜联合驱动的鼓泡加湿除湿型太阳能海水淡化系统,介绍该系统的结构和运行原理,对多曲面聚光器的聚光特性进行光学仿真分析,对装置各部件的能量进行平衡计算,测试系统在实际天气条件下的产水性能,给出太阳辐照度、装置运行温度和产水效率随时间的变化关系。当太阳辐照度平均为795 W/m2时,该装置集热管出口温度最高为64.8℃,产水量约为9.48 kg/d,整体系统热效率为43.5%。

关键词：太阳能聚光器鼓泡海水淡化空气集热器加湿除湿

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非对称非跟踪太阳能聚光器及其光热光电性能

非对称非跟踪太阳能聚光器及其光热光电性能

作者：王哲大连理工大学

学位级别：硕士

太阳能对于降低建筑能耗,实现建筑节能发展目标具有重要的作用。针对太阳能分散性和不稳定性,聚光器可以提高吸收器上的太阳辐射照度,减少昂贵的吸收器面积,从而减少热损失,并获得更高的温度,且降低成本。目前应用于建筑的太阳能聚光器... 详细信息

太阳能对于降低建筑能耗,实现建筑节能发展目标具有重要的作用。针对太阳能分散性和不稳定性,聚光器可以提高吸收器上的太阳辐射照度,减少昂贵的吸收器面积,从而减少热损失,并获得更高的温度,且降低成本。目前应用于建筑的太阳能聚光器大多存在着可吸收的太阳入射角范围小,需要跟踪系统,具有较大的高宽比,加工精度高,聚光均匀性差等问题,因此开发接收角范围大、结构简单、光学效率高且聚光均匀性较好的聚光器并对其进一步地研究和应用具有重要意义。首先,本研究提出了一种非对称非跟踪型聚光器,其优势在于接收角范围大且光学效率高,体型较小,结构扁平化,聚光相对传统聚光器比较均匀。通过理论计算给出了设计方案,主要包含三个步骤:根据地理纬度及设计条件确定设计入射角以及平面镜块数n;理论计算各块平面镜的端点的坐标计算式;以几何聚光比最大为优化目标,确定各平面镜倾斜角度。其次,利用光学仿真软件TracePro模拟分析了光学性能。模拟结果显示:聚光器可完全接收的入射角范围为[,90°),当入射角小于设计入射角时,只有部分光线能被吸收;增大n和均可以增大聚光器的聚光比,且均会降低光学效率。=0.94、=1、=0.9时,聚光器的光学效率在[,90°)的入射角范围内,达到85%以上,且随着入射角增大而增大;对不同组合的和n,只要聚光比CR相同,当≥时,不同聚光器的光学效率均相同。相对抛物面聚光器,该聚光器的聚光均匀性较好,减小n值有利于获得更均匀的能流分布。然后,通过实验测试和建模计算研究了聚光集热器的热性能,并利用实测数据验证了稳态模型的准确性。实测结果表明:其效率方程为η=-1.8350 T*+0.6930,其中归一化温差基于工质平均温度。全天集热效率受太阳直射辐射照度影响较大,测试期间集热效率能达到60%以上,平均集热效率达到47%以上。结构参数模拟计算结果表明:夏季平均反射次数较大,最大平均反射次数为0.8549,集热效率受反射率影响较大,而冬季反射光线较少,受反射率影响较小;增大聚光比能增大集热效率,但是增幅越来越小,选择合适的聚光比可以提高集热效率同时降低成本;盖板与吸热板之间的空气层厚度存在两个有利值,宜选择10mm或30mm左右。运行参数模拟计算结果表明:热效率随太阳辐射照度增加而升高,增幅逐渐放缓,最后会趋于一个稳定的最大值;散射占比越低,热效率越高;环境风速对热效率的影响不大,降低环境温度或者升高工质的进口温度会使集热器对外散热量增加而降低热效率;增加流速有利于提高热效率,当流速在临界流速附近时,热效率会有较大的突变,湍流时的热效率比层流时提高约5%。最后,将聚光器与自制的PVT组件结合制作聚光PVT组件,通过实验测试其光电光热效率。实测结果显示:光热系统和光电系统同时运行时,测试期内最大光电效率为7.53%,最大光热效率为47.35%,综合效率最高达到66.08%;平均光电效率为5.79%,平均光热效率为40.38%,综合效率平均达到55.62%。当PV电池单独运行时,最大光电效率为5.63%,平均光电效率为3.97%,相比同时运行时的效率低约2%。可见光伏光热一体化组件在光热系统运行时可以有效带走光伏电池的热量,降低运行温度,从而提升光电转换效率。本研究提出的聚光器具有一定的太阳能建筑一体化应用潜力,所建立的稳态传热模型可对集热器的性能进行快速准确的预测,在结构设计和应用选型方面提供理论支撑。

关键词：太阳能聚光器集热器光学性能聚光集热器光热光电

漏斗式二级复合抛物面太阳能聚光器的优化设计

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太阳能学报 2008年第7期29卷 820-826页

作者：郑宏飞李正良陶涛韦以明何开岩北京理工大学机械与车辆工程学院北京100081 广西师范学院物理与电子科学系南宁530001 广西大学物理科学与技术学院南宁530004

构造了一种由二级复合抛物面(CPC)叠置组成的漏斗式太阳能聚光器,对其性能进行了讨论。为改善第二级CPC的最大聚光角,重点对其进行了变尺寸设计,理论导出了各参数间的关系,给出了最优参数范围。指出,在合理配置第二级CPC各设计参数的条... 详细信息

构造了一种由二级复合抛物面(CPC)叠置组成的漏斗式太阳能聚光器,对其性能进行了讨论。为改善第二级CPC的最大聚光角,重点对其进行了变尺寸设计,理论导出了各参数间的关系,给出了最优参数范围。指出,在合理配置第二级CPC各设计参数的条件下,其最大聚光角可达30°～35°,有效地增加了整体光漏斗的导光率和最大聚光角。在实际天气条件下,对一个实际二级复合抛物面太阳能聚光器进行了实验测试,给出了不同入射角条件下系统的导光性能曲线,对实验结果进行了讨论,指出了改进方向。

关键词：光漏斗最大集光角太阳能聚光器

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平板型太阳能聚光器的静力分析和模态分析

光子学报 2018年第7期47卷 119-129页

作者：刘欣然张宁徐熙平尹鹏长春理工大学光电工程学院长春130022

为了解决平板型太阳能聚光器因受力不均匀导致的聚光效率下降的问题,提出了以9块阵列透镜作为聚光模组的装配方式.设定聚光模组阵列与光波导板之间的空气间隙为2mm,通过ANSYS软件对聚光器进行线性静力分析和模态分析.设定风速为18m/s,... 详细信息

为了解决平板型太阳能聚光器因受力不均匀导致的聚光效率下降的问题,提出了以9块阵列透镜作为聚光模组的装配方式.设定聚光模组阵列与光波导板之间的空气间隙为2mm,通过ANSYS软件对聚光器进行线性静力分析和模态分析.设定风速为18m/s,高于指标等级14m/s,聚光器的模态分析基频为0.038s,满足结构刚度无需考虑动态影响的条件.讨论了结构组件在受到极限静风载的情况下,聚光模组与光波导板结构之间的位移变化和对应的前6阶的模态系数.结果表明:静力分析情况下聚光模组结构与光波导板之间的空气间隙最大位移为0.049mm,满足设计精度要求;在5种角度工况下,前6阶模态振型与施加预应力的模态振型相差在1%以内,且对应振型图形态类似,证明风载荷对于振型无影响.

关键词：太阳能聚光器震动特性有限元聚光模组模态参数预应力静力分析

一种带回热器的地下嵌入式聚光型太阳能蒸馏器的实验研究

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太阳能学报 2018年第6期39卷 1519-1525页

作者：陈名贤王秋实祝子夜李正良张博郑宏飞广西师范学院物理与电子工程学院南宁530299 北京理工大学机械与车辆学院北京100081

提出一种带回热器的地下嵌入式太阳能蒸馏装置的新结构,将其安置在透明人行道下能抗台风且不占用地表面积,特别适合在土地资源紧缺的海岛等特殊地区使用。介绍系统工作原理和结构尺寸,对蒸馏装置的聚光器进行光学仿真分析,得到聚光器接... 详细信息

提出一种带回热器的地下嵌入式太阳能蒸馏装置的新结构,将其安置在透明人行道下能抗台风且不占用地表面积,特别适合在土地资源紧缺的海岛等特殊地区使用。介绍系统工作原理和结构尺寸,对蒸馏装置的聚光器进行光学仿真分析,得到聚光器接收率随光线入射角度变化的曲线,证明该聚光器在入射角在28°时仍有约80%的接收率。对装置内部的回热器所起的作用进行理论计算,并在南宁实际天气条件下进行实验测试,得到产水率和内部关键部位温度随时间的变化关系,并与无回热装置的实验结果进行比较,结果表明装置日产水量可达3.1 kg、产水效率达33.7%,比无回热装置产水率增大47.6%。

关键词：海水淡化太阳能聚光器地下结构热回收

槽式复合多曲面太阳能聚光集热器光热性能研究

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太阳能学报 2018年第3期39卷 729-736页

作者：常泽辉李文龙王帅侯静张杰内蒙古工业大学能源与动力工程学院呼和浩特010051 内蒙古工业大学化工学院呼和浩特010051 内蒙古建筑职业技术学院机电与暖通工程学院呼和浩特010070 内蒙古科技大学建筑学院包头014010

该文提出一种槽式复合多曲面太阳能聚光集热器，并对其进行光学仿真计算和实验测试研究，通过光学仿真软件模拟计算，研究跟踪误差、接收体位置和入射偏角等对其聚光效率的影响，基于光学仿真研究结果，在实际天气条件下对集热器的光热... 详细信息

该文提出一种槽式复合多曲面太阳能聚光集热器，并对其进行光学仿真计算和实验测试研究，通过光学仿真软件模拟计算，研究跟踪误差、接收体位置和入射偏角等对其聚光效率的影响，基于光学仿真研究结果，在实际天气条件下对集热器的光热性能进行实验研究。结果表明，当跟踪误差为50时，其光线接受率仍可达到82．26％，装置聚光效率随接收体距槽底的距离增加呈先增后减的趋势，晴天运行时，跟踪误差为10°时集热器出口油温比正入射时低3℃，当集热器中导热油流速为100kg／h时，装置集热效率最高可达65．04％。

关键词：集热效率入射辐射太阳能聚光器热性能

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一种槽式太阳能聚光器安装质量的检测方法

新型工业化 2015年第6期5卷 1-5页

作者：朱小炜符伟张玉霞王博威中广核太阳能开发有限公司北京100048

为有效提高抛物槽式太阳能聚光器的聚光效率,需要对聚光器各个反射镜的安装位置进行检测和校准。本文采用Marposs公司研发的VISField系统,利用吸热管反射成像法,根据相机与聚光器的相对位置关系,推导吸热管在子镜中的成像位置,进而完成... 详细信息

为有效提高抛物槽式太阳能聚光器的聚光效率,需要对聚光器各个反射镜的安装位置进行检测和校准。本文采用Marposs公司研发的VISField系统,利用吸热管反射成像法,根据相机与聚光器的相对位置关系,推导吸热管在子镜中的成像位置,进而完成聚光器各子镜位置误差的调整。以全站仪为第三方工具,利用外部靶点信息对吸热管进行位置调整以及完成相机姿态的动态校准。利用本文提出的方法进行实验,调整后各反射镜的平均截断因子近似为1,说明吸热管在子镜中的实际成像位置与理论成像位置近似重合,验证了检测方法的正确性和可行性。

关键词：太阳能聚光器吸热管反射成像法检测