2022年用于发电的太阳能聚光热管集热器归类 .pdf
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1、? 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http:/用于发电的太阳能聚光热管集热器(湖南湘潭大学,湘潭 411105 ) 袁胜利 杨从明摘要:复合槽形抛物面和渐开线反射镜面的聚光吸收太阳能的热管集热器,平均集热温度高达164,并省去了复杂的跟踪机构。用热管作太阳吸收体,传热效率高,向大气反向传热损失少。圆筒形换热器的热水温度160,饱和水蒸气压力40. 6kg. fcm2,用于汽轮机发电和蓄能。关键词:太阳能聚光;热管集热器;复合抛物面和渐开线反射面;汽轮机发电中图
2、分类号:TM615文献标识码:B 文章编号:1004 - 7948(2002)08 - 0014 - 031 引言太阳能热管集热器用复合槽形抛物面反射镜和渐开线反射镜面将入射阳光聚集在较小的集热面上 ,平均集热温度高达164,平均集热效率0. 59 ,几何聚光比5。如沿东西方向设置,每年只需调整两次倾角 。省去了复杂的跟踪机构,但性能和单轴跟踪槽形抛物面聚光器相当,比平板式太阳能集热器的集热温度高,而吸收面积小,向大气的反向热损失小 ,产生的水蒸气温度高,用于太阳能储存,即使在无太阳时仍有能量供应。采用热管作太阳能吸收器 ,传热效率高,热冲击小,减少了无日照时系统的反向热损 。换热器的热管冷凝
3、段直接伸入圆筒形压力容器内 ,水蒸气压力达40. 6kg.f cm2,热水温度达160,且无上下循环管路的热损失。这种集热器用于制冷和冷库系统,尤其是要求热源温度较高的氨吸收式制冷,同时还用于汽轮机发电和蓄能。2 热管集热器的聚光原理、 结构及计算集热器由侧面的二片槽形抛物面反射镜和底部的二片渐开线反射镜面,以及圆形热管吸收器构成,如图1和图2所示 。在图 2 中 ,投射在抛物线AC 上且和阴影线AB平行的入射阳光也与抛物线轴平行。反射光聚焦于焦点 F(吸收管管顶) ,即图 2 中入射光线1 射到抛物线面 M 点 (MN 为抛物线在M 点的法线 ) ,再反射到吸收管顶的F 点被热管吸收。入射光
4、线 2 射到抛物线的 M 点时 ,入射角已增大,再反射到热管上被吸收 。随着入射角的增大,入射光线3 在 M 点的反射光线投射在渐开线AP 上的 G点 ,再二次反射到热管上 。按渐开线的性质,在 G 点处 ,渐开线的法线是由 G点向基圆作切线GE 。图 1 中收集阳光角度范围 2A称为收集角(两条阴影线之间的夹角) ,而A称半收集角 。图1 集热器结构示意图图2 集热器聚光原理示意图聚光比表示聚光器对阳光的会聚能力。取中等的几何聚光比CG= 5 ,CG=1sinA1 ,求出半收集角A= 11.5 ,取热管的外直径d0= 45mm,由这些尺寸可作出聚光器的横截面图形,如图 3 所示 。P 点为抛
5、物线焦线PQ与Z轴交点 (2P、O) ,(p为抛物线的焦距 ) ,在X轴上任取一点K,作X轴的垂线KPi41节 能 2002 年第 8 期ENERGYCONSERVATION(总第 241期) 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页,共 5 页 - - - - - - - - - ? 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http:/作过 (
6、Z、Y) 点的线OPi,使OPi=KP,且交垂线于Pi点 ,则Pi为所作的抛物线上的点。连各P点 ,即可得抛物线。图3 聚光器横截面示意图2. 1 渐开线弧长S1= 2. 7173R= 61. 2mm2. 2 抛物线弧长S2= -(p-x)(p2-x) +p2ln(p-x+p2-x)x2x1x1=Ry1= 2. 3312RX1= (x1+R) cos c+y1sin cY1= - (x1+R) sinc+y1coxcP=X+X2+Y2X2= -Pcos2c(cos2c+ 1)sin22cY2=P(cos2c+ 1)sin2cx1= 22. 5 p= 126y1= 52. 4x1= 55. 5
7、X2= - 1463.3Y1= 43. 4S2= 1. 651m聚光器反光面积Sr= 2(S1+S2)L,聚光器长L= 3m, Sr= 3 2 1. 71 = 10. 26m2。2. 3 聚光器孔径宽度和槽深2 孔径宽度d =Psinc= 63cm槽深H=Pcosc2sin2c= 154.4cm实际聚光比C=孔径面积吸收面积=63L4. 5L= 4. 5根据经验,槽深取理论值2 3 左右1 ,为 90cm。单个槽聚光器孔径等效集热面积:SA=Ld=3 0. 63 = 1. 89m2反射镜为 6. 3mm的磨光铝板,有机玻璃透明盖盖板与槽间用橡胶垫密封,以减少向大气的热损失3 太阳总辐射量的计算
8、湖南长沙位于北纬28. 25 ,东经 113 05,1 年中7 月份太阳总辐射量最大。7 月份 15 日中 ,吸热面上 (吸热面的热管吸收器轴与地面成30 ) 每日的太阳辐射强度:IP= 8457.32kcal m2。每天日照时间1N:N=215arccos ( - tg28. 25 tg21.6 )= 13. 6h每小时的太阳辐射强度Ii:Ii=8457.3213. 6= 723W m2取透明盖板的污染系数D= 0. 03 ,光学效率OP=?v= 0. 632式中 ,为槽的反射率,铝镜取 0. 812;为盖板的透过率 ,有机玻璃取0. 93;为热管吸收率,取0. 93 ;v为光学采集因子,取
9、 0. 9 ;C为有效平均吸热效率,取 0. 608。平均集热效率=c(1 -D) = 0. 59单槽平均集热量:Qu=IiSA?=723 1. 89 0. 59 = 693.6kcal h7 月 15 日正午太阳辐射强度最大Iimax= 1134.3W m2Qumax=IimaxSA = 1134.3 1. 890. 59 = 1265W平均集热温度tp= 164,最高集热温度tmax=250,校核平均集热效率:=OP-e(T4a-T4o)Xa?Ii?1. 163= 0. 632-0. 09 5. 67 10- 85 6221. 163? (164+ 273)4-(80+ 273)4= 0.
10、 595故集热效率和平均集热温度合适。式中,e为吸热体的辐射率,取 0. 09 ;Ta集热温度 ,取平均集热温度K;To集热环境温度80(换算为K); 为斯蒂芬?波尔兹曼3 常数 5. 67 10- 8W(m2?K4) 。4 热管的结构设计热管为重力式,水作工质,材质为紫铜T2。热管外径do= 45mm,内径di= 42mm。蒸发段长度le512002年第 8 期 节 能 (总第 241期)ENERGYCONSER VATION名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页,
11、共 5 页 - - - - - - - - - ? 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http:/=3m ,冷凝段长度lc= 0. 22m,绝热段长度l绝=0110m。热管总长l=le+lc+l绝= 3. 32m。热管的充液率4 :L= (0. 150. 35)Vi管= 1. 47110- 3m3热管平均集热温度(工作温度 ) 164,最高工作温度 250,此时饱和水蒸气压40. 6kg?f cm2。紫铜T2的抗拉强度 b30kg?f mm2,热管管壁厚度为:bw
12、a=pdi2= 0. 091 Qumax(1265W) ,单根热管的传热能力达到传热量要求,单根热管的平均传热量Qs=Qu=806.5W。换热器用7 根热管每个复合抛物槽内装1根热管 ,管轴和水平面装成30 倾角 (夏季 ) 或 45 倾角 (冬季 ) 。那么总平均传热量为:61节 能 2002 年第 8 期ENERGYCONSERVATION(总第 241期) 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页,共 5 页 - - - - - - - - - ? 1994-20
13、10 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http:/阻力型流量计能耗分析计算(河南天冠企业集团公司,南阳 473000 ) 石书喜摘要:介绍了孔板 、 涡街流量计测量不同流体时引起的能耗量的计算方法,举例说明了能耗量的大小 。关键词:流量计;能耗;技术分析中图分类号:TH814 文献标识码:B 文章编号:1004 - 7948(2002)08 - 0017 - 031 前言流量计按其对流体是否有阻碍作用,可分为两种 ,无阻力型流量计和阻力型流量计。无阻力型流量计如超声波流量计、 电磁
14、流量计等,它们对流体没有阻力作用,因此 ,输送单位流体所用的推动功不会变化 。阻力型流量计如孔板、 喷嘴流量计 、 涡街流量计等 ,它们阻碍流体的流动,使流体流经流量计时产生了压力损失,从而引起输送单位流体所用的推动功的增加 ,即需要多消耗能量,实际使用的流量计多为阻力型流量计。不同的阻力型流量计对流体阻碍作用的大小不同 ,阻碍作用的大小可由压力损失表示,阻碍作用大的引起的能耗就大,如孔板 、 喷嘴流量计,涡街流量计次之 ,均速管流量计最小,近年来人们习惯于把能耗相对较小的流量计叫节能型流量计,相对于孔板 、喷嘴流量计,涡街流量计 、 均速管流量计可谓节能型流量计 。从这三种流量计看,孔板流量
15、计的压损最大 ,通常为 2050kPa;涡街流量计次之通常为215kPa;均速管流量计最低通常为0. 71. 5kPa,典型的少于 0. 7kPa。只有通过对流量计引起的能耗正确的计算,我们才能了解每种流量计的能耗,也才能进一步比较QS总=7QS=5645.5W换热器采用石棉保温,环境温度t= 30 ,保温层外表面温度 (tw) 为 40散热系数 :T= 9. 4 + 0. 052(t-t)= 9. 92W(m?K)单位面积散热量:q=T(t-t) = 99. 2W m2换热器表面积S=D0L+ 2 4D02= 3. 55m2散热量 :Q散=Sq= 352.2W有效热量 :Q=QS总-Q散=
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