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太阳能光热技术国内外研究现状

时间:2018-11-16 10:48来源:毕业论文
就目前来说,国内外利用太阳能光热技术主要用来发电,通过收集和吸收太阳辐射来加热水或空气,通过高温蒸汽来驱动蒸汽轮机发电,这种发电方式叫做聚光式发电[6]。世界上所使用

就目前来说,国内外利用太阳能光热技术主要用来发电,通过收集和吸收太阳辐射来加热水或空气,通过高温蒸汽来驱动蒸汽轮机发电,这种发电方式叫做聚光式发电[6]。世界上所使用的太阳能热发电形式主要有:太阳能塔式发电系统、太阳能槽式发电系统、太阳能碟式发电系统和线性菲涅尔式太阳能热发电系统[7]。随着太阳能热发电技术的发展,国内也大量研发出太阳能热发电的技术和装备,甚至一些研发部门已经设计出可商业化的热发电系统。而在其他领域,太阳能光热技术的应用还不是十分广泛,仅在一些方面小规模应用。刘余、徐伟巍[8]提出建立太阳能光热技术与建筑相结合的系统,使建筑更加节能,通过该系统可以将太阳能与建筑紧密结合,具有良好的发展前景。专利CN201210127145.9[9] 提出将太阳能电池组件与太阳能集热器整合,形成太阳能光热系统。不但可更有效的利用太阳能,亦可有效降低太阳能组件所累积的热能,更加可靠,效率更高。30288
在本课题中,主要应用太阳能光热技术来促使工质受热膨胀,驱动装置运转。整体装置分为三个部分:集热装置、驱动装置以及追踪装置。太阳能集热装置是提高光热转换效率的关键,国内外对该部分进行了多方面的研究。袁颖利[10]等人研制了一种真空管太阳能空气集热器,该集热器使用内插管结构,能极大提高集热效率,并降低总体热损系数。任云锋、鱼剑琳[11]等人结合复合抛物面聚光器(CPC)和热管平板式集热器,设计了一种新型太阳能集热器,该集热器以平面吸热板为接收器,集热温度和集热效率比普通平板式太阳能集热器高,并且集热过程中热损失较低。Hamid Mohadam、Farshad Farshchi Tabrizi[12]等人对太阳能平板集热器进行研究,使用数学建模设计出太阳辐射吸收率最大化的前提下平板的倾斜角度,并将其设计出的结果与气象站观测到的数据相比较,证明该倾斜角度与实际过程的太阳辐射变化能完美的匹配。A.M.E1-sawi、A.S.wifi[13]等在太阳能集热装置中使用连续折叠技术制造出花纹折叠结构,在平板型槽式集热器的基础上,再次提高传热效率,据估计装置传热性能提高了20%,通过实验使用水作为循环工质,结果发现水的出口温度提高了10℃。论文网 源¥自%六:维;论-文'网=www.lwfree.cn
太阳能集热装置最重要的是选择集热效率高的择性吸收涂层,太阳辐射主要集中在0.3~2.5  波长范围内,而热辐射主要集中在红外波段。如果太阳能光谱选择性吸收涂层在0.3~2.5  波长范围内吸收率较高,在波长大于2.5 范围内有吸收率较低,则可以使涂层达到对太阳能高吸收低发射的效果[14]。国内外研究人员对选择性吸收涂层进行了大量研究。按照涂层结构和其吸收机理,光谱选择性吸收涂层可分为半导体涂层、多层干涉滤波涂层、微不平表面型涂层、金属-陶瓷涂层等[15],其制备方法主要包括物理气相沉积法(真空蒸发、磁控溅射等)、电化学法(电镀法、电化学转化法)、化学气相沉积法、涂料涂覆法和溶胶-凝胶法等[16]。王泉河[17]等利用金属陶瓷作为吸收层材料,制造出一种新型双吸收层结构的选择性吸收涂层,该涂层使用磁控溅射镀膜工艺,在实验过程中利用200℃空气中对其进行热处理后,其吸收率和发射率基本保持不变,仍具有较高的吸收率。涂层呈现出良好的热稳定性能。
驱动装置是本装置的核心装置。工业生产中最常使用的驱动机构是活塞气缸结构,工质在气缸中受热膨胀推动活塞运动,该过程中热能转化为机械能;膨胀气体在压缩机中收到活塞挤压提高压力。气缸根据工作条件下所需力的大小来确定活塞杆上的推力和拉力,通过气体膨胀压缩来引导活塞在其中进行直线往复运动 [18]。张自雷[19]设计了一种新的太阳能热功转换装置。该装置中发动机使用压缩气体或液氮作为循环工质,工质在气缸中受热膨胀推动活塞进行往复运动,并通过连接在活塞上的曲轴连杆机构对外做功,将热能转化为机械能,从而利用气动发动机带动发电机进行发电。但这种气动发动机低速运动时转矩较大,输出功率较高,能量转换效率较大;但是当发动机提高转速时,转矩减小,输出功率也降低,能量效率也随之降低。所以此种气动发动机低速性能比较好,高速性能欠佳。 太阳能光热技术国内外研究现状:http://www.lwfree.cn/yanjiu/20181116/25932.html
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