【摘要】：太陽能槽式聚光熱發(fā)電技術是最早實現商業(yè)化運營的太陽能熱發(fā)電技術，作為槽式太陽能集熱器中光熱轉換過程的承載者的吸收器，其吸收效率高低直接影響系統(tǒng)的集熱效率。目前國外線聚焦太陽能集熱系統(tǒng)采用的直通式真空管吸收器具有熱損小，效率高的優(yōu)點，但缺點在成本高，長期運行容易出現真空泄露等問題。腔體吸收器是除真空管以外，可用于線聚焦太陽能集熱器的另一種吸收裝置，雖然熱效率偏低，但同時具有低成本，可靠性高的優(yōu)點。若在腔體吸熱面上涂制具有高吸收比的吸收涂層，可使二次反射光線很好的被腔體所吸收，大幅提高腔體的集熱效率。論文主要工作內容包括現有不同吸收涂層對腔體吸熱傳熱性能研究和性能穩(wěn)定的太陽能選擇性吸收涂層的開發(fā)研究，具體研究內容如下： （1）以現有的吸收涂層為研究對象，測試系統(tǒng)選用2m2的槽式拋物反射鏡-三角形腔體吸收器型太陽能集熱裝置，獲得了在相同天氣情況下，不同吸熱面涂層（黑漆涂層、陽極氧化）和未涂制涂層時的腔體吸收器熱效率曲線。基于太陽能吸收涂層的輻射性質，建立了線聚焦太陽能吸收腔體傳熱數理模型，理論研究了線聚焦太陽能吸收腔體的吸熱傳熱特性。研究表明，吸收腔體吸熱面溫度與聚光能流密度呈線性關系，腔體吸熱表面溫度最高可達到450K；太陽能吸收涂層對吸熱腔體有重要影響，具有低紅外發(fā)射系數涂層的系統(tǒng)吸熱效率明顯較高，具有吸收涂層的腔體吸收率比之空白腔體平均高出8%左右；在中等聚光能流密度時紅外輻射能量損失率取得最小值。吸熱管內的強迫對流可以顯著提高腔體吸熱效率。吸熱效率隨流量增加而提高，每增加10g/s的流量，吸熱效率增加約2%，而隨著流量增加管壁溫度則顯著下降。 （2）本文利用脈沖磁控濺射設備制備了SS-AlN太陽光譜選擇性吸收膜，用分光光度計測量樣品的光譜反射曲線并與模擬計算所得到的反射曲線進行對比。結果顯示：理論模擬曲線與實測數據吻合較好，實驗測得的用脈沖磁控濺射設備的單層吸收膜最大吸收率=90.81%，的理論最大值為92.65%。光學效率能保證其有效地應用于太陽能中高溫領域。 （3）本文利用化學氧化法獲得PbS選擇性吸收層，并對其最佳反應條件，耐高溫、耐酸及耐磨性能進行研究。實驗結果表明，采用銅片基底的最佳鍍PbS膜條件為：c(Pb(Ac)2)=c(硫脲)=0.4mol/L，c(NaOH)=1.2c(Pb(Ac)2)，反應溫度40℃，反應時間30min。其對應的常溫下吸收率α=0.888,反射率=0.112左右。PbS涂層在中高溫區(qū)具有良好的熱穩(wěn)定性，在灼燒溫度為400℃時，仍高達0.86。鍍制抗腐蝕減反射層后該方法能有效應用于太陽能中高溫領域。
【學位授予單位】：云南師范大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：S214
【圖文】：

1.1 課題研究的背景及意義隨著全球的能源危機的日益突出，石油原油價格居高不下，屢創(chuàng)歷史新高和能源問題已是當今世界各國關注的焦點問題，經濟發(fā)展的同時，必然能源的消耗，而以化石原料為主體的能源需求構成不可避免的導致地球破壞。世界經濟現代化，得益于石油、煤炭、天然氣等化石能源與核裂廣泛應用。因而它是建立在化石能源基礎之上的一種經濟。然而，這一資源載體將在 21 紀上半葉迅速地接近枯竭。綜合估算世界石油儲量，可化石能源的極限，大約為 1180~1510(108t)，以 1995 年世界石油的年開采108t)計算，石油儲量大約在 2050 年左右宣告枯竭。天然氣儲備估計00~152900(1012m3)。年開采量維持在 2300(1012m3)，將在 57~65 年內枯竭儲量約為 5600(108t)。1995 年煤炭開采量為 33(108t)，可以供應 169 年[1,2年開采量目前為每年 6(104t)，根據 1993 年世界能源委員會的估計可維持紀 30 年代中期。核聚變到 2050 年還沒有實現的希望。化石能源與原料中斷，將導致世界經濟危機和沖突的加劇，最終葬送現代化市場經濟。

圖 1.2 Boyd 與 Barra 腔體示意圖九十年代末期，隨著直接產蒸汽集熱器（DSG）的興起，1998 年，ODEH直接產生蒸汽的太陽能集熱器（DSG）建模分析，他首先利用油作為工質析了集熱器的熱損失，為了驗證計算的準確性，將結果與沙特國家實驗室試結果進行了比較，兩者吻合的較好；其次建立了在集熱器中流動的水的流模型，研究表明采用采用油作為工質的熱損失要大于以水作為工質，在 90口溫度時，這種集熱器集熱效率超過 70%。2003 至 2004 年，Eck 和 Zarza[14-16]，將 Plataforma SolarAlmeria 作為對1999-2001 年期間運行了 3000 小時）對直接產真氣的槽式太陽能集熱器進深入的研究。他們還研究了在水平放置和傾斜放置（與底面夾角 4°）兩種下集熱器的集熱性能，分別在 30 公斤 和 100 公斤的壓力下進行實驗，實現水平放置能夠取得足夠好的效果，傾斜布置集熱器不具有明顯優(yōu)勢。Randy[17]對應用在美國 Duke Solar Power Roof 商業(yè)項目中的一種太陽能

靠移動吸收器來實現聚光，不銹鋼管吸收器直徑為 42mm，吸收器表面涂有選擇性吸收涂層（其吸收率大于 96%，發(fā)射率小于 10%），吸收器外表面之上套有直徑為 150mm 的玻璃管，為增加聚光效果，在真空管周圍布置了 CPC 反射板進行二次聚光。能使整個集熱器幾何聚光比達到 86，在 150℃的工質溫度下瞬時效率為 55%。2007 年，Sendhil[18-20]使用軟件模擬方法，將半球形、3/4 球形以及改進的半球形腔式吸熱器作為研究對象，將達到穩(wěn)態(tài)時吸熱器內壁面近似認為是等溫壁面，然后對不同傾斜角度條件下吸熱器內外的溫度場和對流、輻射熱損失情況進行了模擬。研究結果表明改進形吸熱器的熱損失最小，其熱性能優(yōu)于其它兩種。并在此基礎之上研究了改進形吸熱器尺寸參數對熱性能的影響并對其進行優(yōu)化。

【參考文獻】

相關期刊論文 前5條

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本文編號：2759743