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        《北京化工大學》 2016年
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        免跟蹤菲涅爾式太陽能集熱系統的設計與研究

        張燕軍  
        【摘要】:隨著社會經濟的快速發展,人類在環境保護方面的意識逐漸提高,由于化石能源的儲量是有限的,并且現有的能源結構給環境帶來了諸多問題,因此清潔高效的低品位太陽能是解決當前能源危機的重要方法之一,也是走可持續能源道路的必然選擇。光熱發電技術作為太陽能應用技術之一,其集熱系統效率的高低對整個發電系統的效率有很大的影響,也影響了整個發電系統的成本。現有的光熱發電中,集熱系統主要采用跟蹤裝置采集太陽能,但是跟蹤裝置在運行過程中故障率比較高,而且對精度要求還很高,需要經常的維護;免跟蹤裝置簡單可靠,相對跟蹤裝置具有很好的發展前景,因此本文將對免跟蹤集熱系統的設計進行研究,分析免跟蹤裝置下聚光系統的聚光性能。本文以菲涅爾透鏡形成原理為基礎,以光線的折射定律為依據,對線性菲涅爾透鏡的光線會聚情況進行分析,得出菲涅爾透鏡紋路上傾斜角的公式,該公式是設計線性菲涅爾透鏡的依據。運用光學軟件tracepro對線性菲涅爾透鏡的性能模擬,研究不同紋距的菲涅爾透鏡的會聚光線的性能,經分析發現:紋距越大,菲涅爾透鏡的光斑均勻性越好,但是焦點處光斑均勻性并不是最好的,位于焦點以前的光斑均勻性比焦點處的好,因此集熱管可以根據其直徑的大小選擇放置在焦點前面的位置,這樣可以提高會聚到集熱管的光斑均勻性。以太陽運動方式和免跟蹤理論為基礎,設計免跟蹤透鏡組,運用光學軟件對該透鏡組的聚光性能進行模擬,研究了在改變相鄰菲涅爾透鏡之間的夾角大小情況下,免跟蹤透鏡組的會聚光線效率和測量處的光斑均勻性,分析發現,免跟蹤透鏡組的會聚光線效率和測量處的光斑均勻性都比單塊菲涅爾透鏡的低,并且夾角越大,透鏡組的聚光效率越高。本文還對集熱管進行了簡單研究,分析了影響集熱管集熱的因素,并根據前面模擬分析的結果設計了免跟蹤集熱實驗裝置,通過對測試數據的分析,提出了優化改進實驗裝置的措施。
        【學位授予單位】:北京化工大學
        【學位級別】:碩士
        【學位授予年份】:2016
        【分類號】:TK513.1

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