太陽能熱化學(xué)技術(shù)作為太陽能利用的重要形式,可以實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽能資源的儲(chǔ)存,為太陽能的跨地域、跨時(shí)域利用提供了可能。太陽模擬器和高溫?zé)峄瘜W(xué)反應(yīng)器是進(jìn)行太陽能熱化學(xué)技術(shù)研究的關(guān)鍵設(shè)備,設(shè)計(jì)滿足要求的儀器結(jié)構(gòu)對(duì)反應(yīng)機(jī)理的研究、反應(yīng)過程的控制具有重要意義。本文的研究?jī)?nèi)容包括高輻照均勻性的太陽模擬器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和高溫?zé)峄瘜W(xué)反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)兩大部分。太陽模擬器的設(shè)計(jì)工作針對(duì)熱化學(xué)技術(shù)的要求進(jìn)行,通過結(jié)構(gòu)參數(shù)以及聚集性能的計(jì)算得出標(biāo)準(zhǔn)橢球聚光單元模型,并分析了不同結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)橢球聚光單元聚集性能的影響。以輻照不均勻度作為衡量參數(shù),對(duì)標(biāo)準(zhǔn)橢球鏡進(jìn)行面型的改進(jìn)設(shè)計(jì),得到了輸出能量更加均勻的聚光單元結(jié)構(gòu),并以該聚光單元為基本組成部分展開高功率的太陽模擬器設(shè)計(jì)工作,模擬器采用七碟正六邊形的布置方式,獲得了高輻照度和高輻照均勻性的能量輸出�；谔柲M器設(shè)計(jì)了高溫?zé)峄瘜W(xué)反應(yīng)器,利用連接太陽模擬器和反應(yīng)器的光熱轉(zhuǎn)化分析方法對(duì)反應(yīng)腔壁面能量分布和反應(yīng)器內(nèi)的熱輸運(yùn)特性進(jìn)行了計(jì)算分析。針對(duì)分析結(jié)果進(jìn)一步對(duì)反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)模型作出改進(jìn)設(shè)計(jì),提出錐形反應(yīng)腔模型,計(jì)算了改進(jìn)后的反應(yīng)腔壁面能量分布和熱輸運(yùn)特性,結(jié)果證明,改進(jìn)后的反應(yīng)器結(jié)構(gòu)... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：90 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

聚光鏡布置方式

ZnO 以細(xì)顆粒狀與 CH4氣體一同進(jìn)入后，沿著反應(yīng)器內(nèi)壁面上的旋轉(zhuǎn)凹槽流動(dòng)，在這一過程中，Ar 作為輔助氣體攜帶反應(yīng)物進(jìn)入反應(yīng)腔內(nèi)。經(jīng)過測(cè)定，腔體內(nèi)的溫度在 1000K~1600K 的范圍內(nèi)時(shí)，氧化鋅的反應(yīng)效率為 90%。2010 年，卡塔爾 Ozalp 等[51]利用 CFD 軟件對(duì)渦流式“SynMet”反應(yīng)器的熱傳輸特性進(jìn)行了模擬分析，計(jì)算結(jié)果顯示渦流狀的腔內(nèi)結(jié)構(gòu)能夠明顯改善反應(yīng)物的流動(dòng)特性，并且增強(qiáng)了反應(yīng)物質(zhì)間的傳熱行為。2011 年，日本 Kaneko 等[52]設(shè)計(jì)了一種新式旋轉(zhuǎn)反應(yīng)器用作太陽能兩步水解制氫的研究，該反應(yīng)器名為 TTR（Tokyo tech rotary-type solarreactor），屬于直射式反應(yīng)器。反應(yīng)器的內(nèi)部反應(yīng)腔采用了負(fù)載 Mn-Fe（Ni0.5Mn0.5Fe2O4），CeO2和 Ni 的耐熱活性陶瓷，由窗口進(jìn)入反應(yīng)器的太陽輻射被陶瓷內(nèi)腔所吸收。研究過程得出該反應(yīng)器中水解反應(yīng)中氫氣生成和氧氣釋放的反應(yīng)的最優(yōu)溫度分別是 1173K 和1473K 。該反應(yīng)器的巧妙之處在于可以通過旋轉(zhuǎn)反應(yīng)器來實(shí)現(xiàn)熱分解和水解反應(yīng)由此實(shí)現(xiàn)氫氣的連續(xù)產(chǎn)出。該團(tuán)隊(duì)利用塔式聚光器對(duì)氧氣的釋放反應(yīng)進(jìn)行了測(cè)試結(jié)果中 O2 的產(chǎn)生量要低于模擬值，但是實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的模型可以為后期反應(yīng)器的大規(guī)�；峁┖芎玫囊罁�(jù)。

ZnO 以細(xì)顆粒狀與 CH4氣體一同進(jìn)入后，沿著反應(yīng)器內(nèi)壁面上的旋轉(zhuǎn)凹槽流動(dòng)，在這一過程中，Ar 作為輔助氣體攜帶反應(yīng)物進(jìn)入反應(yīng)腔內(nèi)。經(jīng)過測(cè)定，腔體內(nèi)的溫度在 1000K~1600K 的范圍內(nèi)時(shí)，氧化鋅的反應(yīng)效率為 90%。2010 年，卡塔爾 Ozalp 等[51]利用 CFD 軟件對(duì)渦流式“SynMet”反應(yīng)器的熱傳輸特性進(jìn)行了模擬分析，計(jì)算結(jié)果顯示渦流狀的腔內(nèi)結(jié)構(gòu)能夠明顯改善反應(yīng)物的流動(dòng)特性，并且增強(qiáng)了反應(yīng)物質(zhì)間的傳熱行為。2011 年，日本 Kaneko 等[52]設(shè)計(jì)了一種新式旋轉(zhuǎn)反應(yīng)器用作太陽能兩步水解制氫的研究，該反應(yīng)器名為 TTR（Tokyo tech rotary-type solarreactor），屬于直射式反應(yīng)器。反應(yīng)器的內(nèi)部反應(yīng)腔采用了負(fù)載 Mn-Fe（Ni0.5Mn0.5Fe2O4），CeO2和 Ni 的耐熱活性陶瓷，由窗口進(jìn)入反應(yīng)器的太陽輻射被陶瓷內(nèi)腔所吸收。研究過程得出該反應(yīng)器中水解反應(yīng)中氫氣生成和氧氣釋放的反應(yīng)的最優(yōu)溫度分別是 1173K 和1473K 。該反應(yīng)器的巧妙之處在于可以通過旋轉(zhuǎn)反應(yīng)器來實(shí)現(xiàn)熱分解和水解反應(yīng)由此實(shí)現(xiàn)氫氣的連續(xù)產(chǎn)出。該團(tuán)隊(duì)利用塔式聚光器對(duì)氧氣的釋放反應(yīng)進(jìn)行了測(cè)試結(jié)果中 O2 的產(chǎn)生量要低于模擬值，但是實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的模型可以為后期反應(yīng)器的大規(guī)�；峁┖芎玫囊罁�(jù)。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
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[4]月亮模擬器光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與輻照度均勻性分析[D]. 徐亮.長(zhǎng)春理工大學(xué) 2009
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本文編號(hào)：3461211