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线聚光菲涅耳集热器的端部损失与补偿 总被引：2，自引：1，他引：1
线聚光菲涅耳集热器的端部损失对其光学性能的影响非常重要。基于南北向菲涅耳反射镜场,该文从分析入射太阳光线与反射镜单元跟踪轴线之间的夹角出发,导出了反射光线到达接收器时在南北向偏离的距离（即端部损失）的计算公式。以北纬25°01′为例计算分析了在月平均日、春分秋分日和夏至冬至日的端部损失随反射镜单元焦距、反射镜距接收器的水平距离的变化情况,并通过光线跟踪模拟实验对春分秋分日的计算结果进行验证,两者十分吻合。同时,对端部损失的补偿方法进行了探讨。该研究方法和结果对如何减少线聚光菲涅耳集热器的端部损失具有实际指导作用。 相似文献
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全平面镜线反射太阳聚光器的光学设计 总被引：4，自引：3，他引：1
为了降低太阳能聚光器的成本,在线聚光菲涅耳集热器中常使用平面镜作为反射镜的组成元素.根据菲涅耳线聚光理论,提出了使用全平面的窄条镜按一定角度布置于跟踪托架上构成不同焦距的初级反射镜单元,由多块跟踪镜单元组成初级反射镜场的设计方法,采用新的次级反射器设计思路,设计了双圆弧形二次反射聚光器.采用平板玻璃镀银镜为初级反射镜材料,设计制作了试验装置,从光线跟踪模拟和实际试验都具有很好的聚光效果.该反射镜单元的设计具有低成本、聚光效果好、可扩展集热器场宽度、跟踪稳定和抗风载等优点,小规模集热器可用于蒸汽生产,提供农产品干燥等所需的过程热,大规模的集热器可以用于热发电所需的预热蒸汽或直接用于热发电. 相似文献
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线性菲涅尔集热回路出口熔盐温度控制具有扰动多、非线性及滞后的特点,出口熔盐温度的稳定控制可以极大的提高汽轮机组的发电效率,降低换热系统的调节难度、减少传储热设备的冷热冲击,提高系统使用寿命。针对传统数学模型预测线性菲涅尔集热回路出口熔盐温度精度低、计算复杂等问题,通过分析线性菲涅尔集热回路传热模型,确定影响集热回路出口熔盐温度的主要因素,建立基于K-means方法的RBF(Radial Basis Function)神经网络温度预测模型,应用均值聚类算法对输入样本信息进行分析,确定各聚类的数据中心,隐含层基函数扩展常数采用梯度下降的方法在训练过程中循环调整确定,基函数输出的网络权值采用伪逆矩阵的方式获得。通过大量实测数据训练网络,得出当隐层节点数为30时可获得相对较小的平均绝对百分误差和相对较小的最大绝对误差,选取4 d的实测数据对网络模型预测性能进行仿真测试,网络预测输出最大绝对误差MRERR(MaximumabsoluteError)为121.23℃,最大平均绝对百分误差MAPE(Maximum mean Absolute Percentage Error)为3.576 2×10-4%,仿真结果显示该模型可以有效实现线性菲涅尔集热回路出口熔盐温度预测输出。将预测模型应用于敦煌50MW熔盐线性菲涅尔式光热示范电站的实际运行中,通过预测算法指导电站集热回路出口温度的预测控制。 相似文献
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菲涅尔高倍聚光PV/T系统热电输出性能模拟与试验 总被引：1，自引：1，他引：0
该文基于直通式微通道冷却的菲涅尔高倍聚光PV/T系统热电输出性能的仿真和试验进行研究,结果表明,太阳辐照度、聚光元件间的装配距离、入射角及热对流等对系统热电性能的影响较大;太阳直接辐照度为226 W/m2时,菲涅尔透镜与聚光元件间距离增大2 mm后,功率和电效率分别下降0.98 W和7.4%,对于确定的菲涅尔高倍聚光PV/T系统,存在最佳聚光元件装配参数范围;当太阳直接辐照度一定时,冷却工质流量越大,电池表面温度下降越快,但在较高流量时,随着流量持续增大,电池表面温度下降趋势减小;当入射角由0°增大至1°后,系统得热量下降0.25 MJ,在太阳辐照度达到500 W/m2时,输出功率下降6.35 W;试验系统输出性能稳定,且适用于大型系统,该文研究为系统实际运行参数调控提供理论和试验依据。 相似文献
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固定条形镜面太阳能聚光器设计及性能试验 总被引：4，自引：4，他引：0
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%。 相似文献
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为了进一步提高日光温室内主动蓄放热的热能利用效率,该研究在日光温室内的顶部空间,构建了基于曲面菲涅尔透镜的直散分离系统,该系统对顶部区域的空间利用率为25.8%。利用光学仿真软件对不同入射角的太阳光进行追踪,并对该曲面菲涅尔透镜在典型日条件下的接收效率和焦斑分布进行分析,得到一日内的变化规律。在直射光集热测试方面,正午时段内,该系统的集热效率可以达到45%。对比散射光环境对温室的影响,发现试验区全天光照度减小约为10%~40%。该文以主动集热土垄加温系统提升栽培土垄温度作为试验组,并与不加温对照组进行了比较。试验结果表明,系统可提高土垄温度4.5~5.0℃。连续晴天情况下,土垄加温系统的COP(coefficient of performance)为1.5~1.9。研究表明此新型温室集热方式可提高空间利用率,改善温室内光热环境,同时利用午间强直射光集热,实现太阳能综合利用。 相似文献
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热管式真空管太阳能聚光集热系统传热特性分析 总被引：3，自引：3，他引：0
该文设计了一套最高可提供473 K高温热水的热管式真空管太阳能聚光集热系统,为研究该系统的传热特性并为系统设计提供理论依据,建立了热管式真空管太阳能聚光集热系统传热过程的一维数学模型,计算并分析了该系统的传热性能。计算结果表明,该文设计的热管式真空管太阳能聚光集热系统的瞬时热效率均高于70%,且随太阳直射辐照强度和环境温度的升高逐渐升高,随传热流体温度和风速的升高逐渐降低。热管式真空管接收器内工质的工作温度和压力也随太阳直射辐照强度、传热流体温度、环境温度及风速的变化而变化。在该文计算条件下,热管的工作温度在327.6~503.2 K,工作压力在0.016~2.8 MPa,符合以水作为热管工质的最佳工作范围(293~523 K)。环形区域压力和渗入气体种类对集热系统传热性能也有明显影响。当环形区域压力P10~(–3) Pa时,接收器热损失较小且随压力变化基本保持不变;当P10~(–3) Pa时,随着环形区域压力升高,接收器热损失逐渐增大。另外,环形区域渗入气体的导热系数越大,接收器热损失越大。该研究对了解热管式真空管太阳能聚光集热系统传热特性、优化集热系统结构、指导系统设计具有一定的实用价值。 相似文献
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干旱状况下小区域灌溉冬小麦农田生态系统水热传输 总被引：6，自引：2，他引：4
该文采用涡度相关技术测定小区域灌溉冬小麦农田实际蒸散量和农田能量平衡各分量,分析表征农田地表获取能量再分配经典参数Priestly-Taylor系数（α=LE/LEeq）的变化特征。结果表明,在华北地区冬小麦返青至成熟期内,日变化过程中白天时间段内, Priestley-Taylor系数呈“U”型变化趋势,7︰00～18︰00 时刻内,α平均值为（1.324±0.334）,正午前后保持在1.05～1.17之间。 在冬小麦生育期季节变化过程中,Priestley-Taylor系数（α）平均值为（1.473±0.454）,远高于在湿润下垫面时（α＝1.26）的数值,在抽穗开花期内土壤水分充足时α最大值为2.317,拔节时期土壤水分胁迫时α值为0.410。干旱少雨状况下,进行小面积充分灌溉时,由于存在农田热平流现象将导致过多的蒸发蒸腾水分耗散,降低农田灌溉水的利用效率。 相似文献
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降雨侵蚀力反映了降雨对土壤侵蚀的潜在能力,研究其时空变化特征对流域土壤侵蚀监测、评估、预报和治理等工作具有重要意义。根据珠江流域43个气象站1960-2012年逐日降雨资料计算各站点降雨侵蚀力,采用线性回归,Mann-Kendall方法,小波分析和Kriging插值等方法对流域降雨侵蚀力进行了时空变化分析。结果表明:珠江流域多年平均降雨侵蚀力值的分布范围为1 858.0~14 656.6 MJ·mm/(hm2·h),平均值为7 177.1 MJ·mm/(hm2·h),与多年平均降雨量极显著相关(相关系数0.952,P0.01),空间分布规律与多年平均降雨基本一致,即总体上均呈从东到西逐渐递减的规律,被统计站点的降雨侵蚀力随着经度增加而增加,但随纬度增加而减少;流域年、季节、汛期和非汛期降雨侵蚀力变化趋势均不显著,均没有发生显著的突变,其中春、秋两季降雨侵蚀力呈下降趋势,其余时间段呈上升趋势;珠江流域大部分地区年降雨侵蚀力呈上升的趋势,其中韶关站点上升显著,沾益站、风山站、河池站、百色站、柳州站、融安站和桂林站的冬季降雨侵蚀力同样上升显著,这些地区面临的水土保持压力较大;流域年均降雨侵蚀力变化主周期为3.8 a,且存在2.0~7.0 a的振荡周期。研究结果可为珠江流域的水土保持、农业和生态保护,灾害控制等工作提供科学决策依据。 相似文献
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河北坝上半干旱农牧交错带是首都西北重要的生态屏障。绿水在维持坝上半干旱生态系统稳定、保障京津冀地区生态环境安全中发挥着重要作用,但绿水资源的时空分布及其驱动因素还缺乏定量理解。本文基于GLASS蒸散产品,定量分析了2001—2015年河北坝上(康保县、沽源县、尚义县、张北县)县域尺度的绿水时空变化特征,通过线性变化系数、相关系数、贡献率方法评估了绿水变化对气温、降水、净辐射(Rn)、总第一性生产力(GPP)以及土地利用的响应规律,以期为坝上地区"首都水源涵养功能区和生态环境支撑区"建设、水资源高效利用提供科学依据。研究结果表明:1)2001—2015年坝上4县的绿水量总体呈下降趋势,多年平均绿水量为371.11 mm;绿水量季节变化明显,表现为夏季春季秋季冬季。2)绿水量由西北至东南递增,其中沽源县绿水量最大,康保县绿水量最小;研究期间21.2%的区域绿水量呈增加趋势,78.8%的区域呈减少趋势。3)绿水与降水、GPP呈正相关关系,与气温和净辐射呈负相关关系,各影响因子对绿水变化的贡献率排序为GPP气温降水R_n,GPP的贡献率高达51%。4)研究区内各土地利用类型绿水量表现为林地草地耕地建设用地。绿水量变化趋势受土地利用变化影响显著,土地利用更直接地影响绿水的空间分布。 相似文献
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目前在太阳能热发电领域,仅有槽式太阳能实现了商业发电,但是槽式太阳能需要实时进行太阳跟踪。为了提高槽式太阳能跟踪精度,该文研制了一种基于可编程逻辑控制器PLC的太阳自动跟踪系统,并采用视日运动轨迹算法主动式跟踪策略,计算出槽式太阳聚光器跟踪太阳的旋转角度,并用该角度产生控制指令驱动液压油缸,实现对南北布置东西跟踪的槽式太阳能聚光器的精确太阳跟踪,选取了4个典型日期分析该跟踪系统在4个典型日期时太阳位置的高度角、方位角、跟踪太阳的旋转角度以及聚光器的旋转角度等数据,研究聚光器的运行特性。应用结果显示,该跟踪控制系统计算的太阳位置算法与国际上比较先进的高精度太阳位置SPA计算算法之间的误差在0.12°以内,角度传感器的变送误差在0.044°以内,间歇跟踪驱动最大误差在0.4°以内,经过现场测试整个跟踪系统的误差在0.5°以内。同时,对聚光器的运行轨迹数据分析显示抛物槽式聚光器的全年最大运行速率出现在冬至日的正午时刻,达到0.398°/min。该研究可以为抛物槽式太阳能聚光器的传动机构设计提供理论依据。 相似文献
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为了研究实际工况下全玻璃真空管太阳能集热器系统的动态供暖性能,通过试验研究和理论分析得出了储热水箱总热损系数、太阳能集热器阵列集热效率的回归方程以及系统太阳能利用率的计算公式,结果表明:2015年11月24日至2015年12月5日,储热水箱总热损系数为25.82~31.53 W/℃,全玻璃真空管太阳能集热器阵列的集热效率为38%~72%。以2015年11月30日为例,系统的太阳能利用率为37.1%,太阳能集热器所收集的热量仅有54.6%被利用,系统热损过大。通过对比系统供热量和建筑逐时耗热量发现:在供暖期间,系统所提供的热量远大于该段时间的建筑耗热量,特别是在供暖初期,供热量达到了该时段建筑耗热量的10倍以上,供热量和供暖时间过于集中;针对此问题提出了单户太阳能供暖系统运行策略的改进建议。 相似文献
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日光温室用双集热管多曲面槽式空气集热器性能试验 总被引：7，自引：6，他引：1
为了提高日光温室太阳能利用率,该研究提出了一种新型双集热管多曲面槽式空气集热器,并与该研究团队提出的日光温室太阳能主-被动"三重"结构相变蓄热通风墙体相结合构成太阳能主动集热蓄热系统,应用于乌鲁木齐日光温室。基于光学与传热学理论,重点考察了集热器结构(双集热管相对位置、长度)、集热器内空气流速、集热器进口温度、太阳辐射强度等参数,对该集热器光学性能和集热性能的影响规律。大量实验室试验及现场应用研究结果表明:1)新型双管集热器与同类型的单管集热器相比,空气流量增加了一倍、单位面积集热量增加了16%、集热效率提高了9%,冬季无跟踪条件下的集热效率为44%~52%;2)2015年11月-2016年2月乌鲁木齐日光温室应用实测结果表明,在集热器长度为16 m、管内空气流速为2.0 m/s的条件下,晴天集热系统可为日光温室提供约50~65 MJ的太阳热能,冬季累计可提供约5 325 MJ的太阳热能。研究结果为日光温室高效利用太阳能主动供热提供了新的技术方法参考。 相似文献
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全玻璃真空管太阳能集热器对流换热试验与模拟 总被引：1，自引：1，他引：0
以可再生能源总能系统为研究背景,通过搭建太阳能辅助燃料电池试验平台,逐步完成不同涂层材料、内置导流板太阳能集热器自然对流试验研究;在试验验证基础上,分别建立太阳能集热器自然对流和强迫对流三维数学模型,应用场协同和火积理论分析流动和传热数据。自然对流研究表明,吸收率在0.95~1.0、发射率在0.06~0.16时,随吸收率升高,发射率降低,热效率升高1.71%,火积增量逐渐增大;加装导流板后,真空管内部混流消失,底部流动得到强化,实验热效率提高2.17%;确定全玻璃真空管热水器导流板合理板厚为2 mm,合理板长为距离真空管底部60~100 mm,合理位置为中心线以上16~20 mm;强迫对流研究表明,横双排集热器雷诺和努赛尔数、火积增量均高于竖单排集热器,火积耗散低于竖单排集热器。确定太阳能辅助燃料电池集热场在中低温条件下,自然对流采用内置导流板集热器,强迫对流采用横双排集热器。 相似文献
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寒冷地区太阳能减压膜蒸馏RO浓水淡化系统设计与试验 总被引：1，自引：1，他引：0
针对目前反渗透(reverse osmosis,RO)浓水的零排放以及膜蒸馏产生的蒸汽冷凝及相变热回收问题,该文设计了一套适用于寒冷地区的太阳能减压膜蒸馏RO浓水淡化系统。系统主要由太阳能集热器、膜蒸馏组件、冷凝装置及真空泵等部分组成。该系统在宁夏银川市贺兰县的苦咸水地区进行了试验,对太阳能的集热效果、减压膜蒸馏的RO浓水淡化效果、冷凝装置的冷凝效果及对温室作物的加热效果进行了测试分析。试验表明:所选的太阳能集热器面积基本可以满足全年的膜蒸馏用热,在反渗透淡水池中设计的不锈钢散热盘管长度可以满足蒸汽冷凝要求,在地表以下30~40cm处铺设地热盘管可以满足蒸汽冷凝要求和温室加热需求。在浓水进水温度为80℃、渗透侧真空压力为-0.080MPa时,减压膜蒸馏系统产水量可以达到37.62L/h,但随着膜蒸馏系统运行时间的加长,膜污染加重,产水量逐渐降低,在系统运行了近240h以后,对膜组件进行清洗,清洗后的系统产水量比清洗前提高了近1.5倍。通过试验验证,该系统基本能够满足寒冷地区温室的使用要求。该研究对降低膜蒸馏系统能耗、解决膜蒸馏的蒸汽冷凝及相变热回收、实现RO浓水零排放、减少浓水对环境污染具有重要意义。 相似文献
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蓄能型振荡热管太阳能集热器的热性能 总被引：1，自引：1，他引：0
太阳能集热器是太阳能热泵系统的核心部件.该文设计了一种蓄能型振荡热管太阳能集热器,将其应用于蓄能型太阳能热泵系统中,可根据太阳辐射强度切换工作模式,实现太阳能分季节全天候利用,能提高系统热力性能.搭建了蓄能型振荡热管太阳能集热器热性能测试试验台,对振荡热管换热器内充灌不同工质(R134a、乙醇/水、丙酮/水)、集热管内分别利用空气显热蓄能或者石蜡潜热蓄能的蓄能型振荡热管太阳能集热器在白天和夜间工况下的热性能开展了试验研究.结果表明:振荡热管换热器内充灌R134a的集热器,白天工况下集热效率最高,平均集热效率在0.45以上,利用石蜡蓄热时最高达到了0.90;日有用得热量最大,最低可达到7.14 MJ/(m2·d);夜间工况下供热水水温最高.无论利用空气和石蜡蓄能,白天工况下集热器瞬时集热效率均与太阳辐射强度的变化规律相反.真空管内利用石蜡蓄能的蓄能型振荡热管太阳能集热器,阴雨天其集热效率远高于利用空气蓄能的集热器,平均提高64.0％,夜间供水水温均能保持在50℃以上,高于利用空气蓄热的集热器.该研究可为蓄能型太阳能热泵的推广应用提供参考依据. 相似文献
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为了给房间提供热能而不消耗电力和常规能源，设计并制造了用于房屋取暖的太阳能热转换系统。该系统主要由太阳能集热器、卵石层和房间组成。太阳能集热器具有28根真空集热管，每根真空集热管的直径和长度分别为47 mm和1500 mm。在长4 m宽2.7 m的房间内铺设了150 mm厚的卵石层。卵石大小为50～100 mm。对由太阳能集热器热水自然循环加热的太阳能热转换系统卵石层的热特性进行了实验研究。测试了该系统不同单元的温度。结果表明，在考虑了每个测试单元热传递时间滞后的条件下，当系统的入口点和出口点的温度存在温差及卵石层和水泥地面存在温差时，该系统能够实现热能自然循环。证实了卵石层和地表面的水平温度分布均匀。卵石层储热周期为10 h、放热周期为24 h。以卵石层日平均温度与户外平均温度之间的差值为依据，计算出卵石层一日内的储热量约为49 MJ/d。 相似文献
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微热管阵列式太阳能空气集热-蓄热系统性能试验 总被引：3，自引：3，他引：0
该文采用了以微热管阵列(micro heat pipe arrays,MHPA)为核心元件的真空管型空气集热器与新型相变空气蓄热器,设计搭建了以空气为传热介质的太阳能集热-蓄热系统.集热器采用微热管阵列与真空管结合的新形式,蓄热器以相变温度42℃的月桂酸为蓄热相变材料,测试了系统在不同空气流量下集热过程的集热效率,蓄放热过程中蓄热放热的时间、功率,并在不同空气流量下对蓄热器的蓄热、放热特性进行了研究.研究表明:空气流量240m3/h工况下,集热效率最高;蓄热器的蓄热时间和放热时间最短,蓄热功率和放热功率最大,分别是633和486W;而空气流量60 m3/h能提供更加稳定的出口温度与放热功率,在供暖与干燥领域更加适用.集热-蓄热过程和放热过程阻力分别小于327和40 Pa,说明放热过程系统阻力损失较小,选用功率较小的风机就可提供空气流动的动力. 相似文献