隨建筑體量逐年增多與功能不斷發(fā)展,降低建筑熱水和空調(diào)能耗,構(gòu)建太陽能光熱轉(zhuǎn)換與建筑一體化具有重要應(yīng)用前景。本文根據(jù)非跟蹤太陽能聚集傳輸幾何光學(xué)原理,結(jié)合光熱轉(zhuǎn)換技術(shù),研制了一種兼顧太陽能收集、雨水排泄、抑制頂層空調(diào)能耗的瓦片式非跟蹤太陽能聚集器。采用理論分析、數(shù)值模擬與實驗測量相結(jié)合技術(shù)手段,對該聚集器的非跟蹤太陽能聚集傳輸與光熱轉(zhuǎn)換特性進(jìn)行研究分析。首先根據(jù)太陽運動軌跡特性,結(jié)合二維拋物面聚集器光路定向輻射傳輸幾何光學(xué)理論,提出一種二維長條形改進(jìn)拋物面非跟蹤聚集器結(jié)構(gòu)設(shè)計方案。該非跟蹤聚集器的吸熱管在聚集器的頂部,在太陽角度較低的時候（早晨和傍晚）也能收集利用太陽輻射能。多個非跟蹤聚集器組裝在一起,形成波浪式屋頂瓦片結(jié)構(gòu)。在此基礎(chǔ)上,加工研制了瓦片式聚集器裝置,建立了光熱轉(zhuǎn)換實驗平臺。建立非跟蹤聚集器光路傳輸模型,考慮太陽光錐角、面型誤差,安裝角度,非跟蹤傾斜入射角,采用蒙特卡洛射線蹤跡法（MCRTM:Monte Carlo Ray Tracing Method）,對非跟蹤聚集器的非跟蹤太陽光聚集特性進(jìn)行模擬分析,獲得其不同時刻的動態(tài)聚集能流密度分布特性,為非跟蹤聚集器的光熱轉(zhuǎn)換提供... 

【文章頁數(shù)】：110 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
主要符號表
第一章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 聚光型真空管集熱器結(jié)構(gòu)及光熱性能研究現(xiàn)狀
        1.2.1 太陽能聚集器光路結(jié)構(gòu)設(shè)計研究現(xiàn)狀
        1.2.2 太陽能聚集特性研究現(xiàn)狀
        1.2.3 光熱轉(zhuǎn)換特性研究現(xiàn)狀
    1.3 論文的研究內(nèi)容及意義
        1.3.1 研究主要內(nèi)容
        1.3.2 技術(shù)路線
        1.3.3 研究方法和手段
        1.3.4 研究的理論與實際意義
    1.4 本文研究的特色與創(chuàng)新之處
第二章 瓦片式聚集器光路傳輸結(jié)構(gòu)設(shè)計及研究方法
    2.1 瓦片式聚集器結(jié)構(gòu)設(shè)計
        2.1.1 聚集器結(jié)構(gòu)面型設(shè)計
        2.1.2 瓦片式集熱器結(jié)構(gòu)方案
    2.2 聚集器光路傳輸模擬MCRTM方法
        2.2.1 蒙特卡洛法計算原理
        2.2.2 蒙特卡洛法計算流程
    2.3 熱性能實驗測量方案及研究方法
        2.3.1 溫度測量方案及主要儀器
        2.3.2 流量測量方案
        2.3.3 太陽輻射能測量方案及主要儀器
        2.3.4 環(huán)境氣象測量方案及主要儀器
        2.3.5 熱性能實驗研究方法
    2.4 本章小結(jié)
第三章 瓦片式聚集器動態(tài)太陽能聚集特性模擬研究
    3.1 太陽光入射矢量動態(tài)特性分析
        3.1.1 太陽角的計算
        3.1.2 傾斜面上的太陽輻射能
        3.1.3 福州地區(qū)計算結(jié)果分析
    3.2 瓦片式聚集器的非跟蹤光路分析模型
    3.3 模型與程序的可靠性驗證
    3.4 瓦片式聚集器的非跟蹤太陽能聚集基本特性
    3.5 基本參數(shù)對非跟蹤聚集能流分布的影響
    3.6 面型誤差與光學(xué)誤差對非跟蹤聚集能流分布的影響
    3.7 本章小結(jié)
第四章 瓦片式聚光集熱器光熱轉(zhuǎn)換特性模擬研究
    4.1 傳熱物理模型
        4.1.1 傳熱工作過程分析
        4.1.2 簡化假設(shè)條件
    4.2 傳熱平衡控制方程
        4.2.1 傳熱流體熱平衡控制方程
        4.2.2 玻璃套管內(nèi)管熱平衡控制方程
        4.2.3 玻璃套管外管熱平衡控制方程
    4.3 集熱管溫度場的數(shù)值求解
        4.3.1 計算區(qū)域離散化
        4.3.2 建立關(guān)于節(jié)點溫度的離散方程
        4.3.3 求解離散方程組的TDMA算法
        4.3.4 集熱管溫度場數(shù)值計算流程
    4.4 模擬結(jié)果分析
        4.4.1 模型的驗證
        4.4.2 集熱管溫度場分布對比
        4.4.3 集熱管溫度場分布及熱效率
    4.5 本章小結(jié)
第五章 瓦片式聚光集熱器熱性能及對比實驗研究
    5.1 熱性能及對比實驗平臺研制分析
        5.1.1 瓦式拋物面槽式集熱器研制
        5.1.2 水泵
    5.2 實驗測量前的準(zhǔn)備
    5.3 熱性能及對比實驗測量
        5.3.1 瓦式集熱器熱性能及對比實驗臺
        5.3.2 實驗測量過程
        5.3.3 測量結(jié)果的不確定度分析
        5.3.4 測量結(jié)果分析
    5.4 本章小結(jié)
結(jié)論與展望
參考文獻(xiàn)
致謝
個人簡歷
在學(xué)期間的研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]瓦式集熱器光路傳輸優(yōu)化設(shè)計及性能分析[J]. 張慈枝,侯根富,戴貴龍,葉靖.  福建工程學(xué)院學(xué)報. 2017(04)
[2]太陽能建筑采暖系統(tǒng)槽式復(fù)合多曲面聚光器性能研究[J]. 賈檸澤,任志宏,常澤輝,李文龍,鄭宏飛.  可再生能源. 2017(08)
[3]建筑一體化電熱冷聯(lián)產(chǎn)光伏組件能量特性研究[J]. 朱麗,李建,孫勇,楊洋.  建筑節(jié)能. 2017(04)
[4]太陽能空調(diào)的技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展[J]. 楊俊斌,耿世彬.  潔凈與空調(diào)技術(shù). 2017(01)
[5]基于Matlab的槽式太陽能集熱器二維傳熱模型效率分析[J]. 陳玉英.  蘭州交通大學(xué)學(xué)報. 2017(01)
[6]太陽能集熱器最佳傾角確定及計算方法比較[J]. 侯根富,張慈枝,戴貴龍,葉靖.  福建工程學(xué)院學(xué)報. 2016(06)
[7]碟式太陽能聚光器的研究現(xiàn)狀及展望[J]. 王林軍,羅彬,鄧煜,張東,呂耀平,陳艷娟.  中國農(nóng)機(jī)化學(xué)報. 2016(12)
[8]槽式太陽能集熱器傳熱模型及性能分析[J]. 陳玉英.  土木建筑與環(huán)境工程. 2016(04)
[9]槽式太陽能聚光器研究進(jìn)展[J]. 鄭建濤,張劍寒,余強(qiáng),徐二樹.  太陽能. 2015(08)
[10]一種復(fù)合拋物面槽式太陽能聚光集熱器的性能研究[J]. 侯靜,鄭宏飛,常澤輝,于苗苗.  可再生能源. 2015(07)

博士論文
[1]真空管型太陽能熱水器與中溫集熱器熱性能研究[D]. 張昕宇.天津大學(xué) 2015
[2]非跟蹤型太陽能聚光器的優(yōu)化分析和實驗研究[D]. 李桂強(qiáng).中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2013
[3]碟式聚光太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)用斯特林發(fā)動機(jī)的研制[D]. 李鐵.中國科學(xué)院研究生院（工程熱物理研究所） 2011

碩士論文
[1]太陽能熱水系統(tǒng)在住宅建筑中的應(yīng)用研究[D]. 程明航.河北科技大學(xué) 2017
[2]CPC太陽能集熱器的集熱性能及其在中低溫領(lǐng)域的應(yīng)用研究[D]. 田權(quán).東南大學(xué) 2016
[3]基于CPC集熱器驅(qū)動的太陽能空調(diào)系統(tǒng)性能研究[D]. 莊濱瑋.云南師范大學(xué) 2016
[4]太陽能熱水系統(tǒng)與建筑屋頂一體化結(jié)構(gòu)的設(shè)計[D]. 梁春華.廣東工業(yè)大學(xué) 2015
[5]太陽能光熱利用與坡屋頂結(jié)構(gòu)一體化研究[D]. 張政.長沙理工大學(xué) 2014
[6]長沙地區(qū)太陽能熱水系統(tǒng)與建筑一體化研究[D]. 丁小曉.湖南大學(xué) 2013
[7]山東省太陽能熱水系統(tǒng)與住宅一體化設(shè)計應(yīng)用研究[D]. 劉宇.山東建筑大學(xué) 2013
[8]槽式太陽集熱器熱性能研究[D]. 周傳文.華北電力大學(xué) 2013
[9]槽式太陽能熱發(fā)電裝置跟蹤控制系統(tǒng)研究[D]. 尹丹.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2012
[10]山東省太陽能熱水系統(tǒng)與建筑一體化設(shè)計研究[D]. 魏瑞涵.山東建筑大學(xué) 2012



本文編號：3686247