非跟踪型太阳能聚光器的优化分析和实验研究
非跟踪型太阳能聚光器的优化分析和实验研究【摘要】:面对日益增长的建筑能耗需求,太阳能作为一种取之不尽用之不竭的清洁能源,将其与建筑相结合,是建筑节能的有效措施之一,也是太阳能应用的
【学位授予单位】:中国科学技术大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2013
【分类号】:TK513.1
【目录】:
- 摘要5-7
- ABSTRACT7-10
- 目录10-15
- 第1章 绪论15-35
- 1.1 太阳能建筑应用的现状15-19
- 1.1.1 太阳能光热建筑一体化15-18
- 1.1.2 太阳能光伏建筑一体化18
- 1.1.3 太阳能光电光热综合利用建筑一体化(BIPV/T)18-19
- 1.2 太阳能聚光利用19-23
- 1.2.1 太阳能聚光利用的背景19-21
- 1.2.2 非成像聚光器21-23
- 1.2.2.1 非成像聚光器产生21-22
- 1.2.2.2 聚光比的定义22-23
- 1.3 复合抛物面聚光器(CPC)23-33
- 1.3.1 复合抛物面聚光器发展及分类23-25
- 1.3.2 复合抛物面聚光器的聚光原理25-28
- 1.3.3 复合抛物面聚光器的截取比28-31
- 1.3.4 复合抛物面聚光器的结构参数31-33
- 1.4 建筑一体化中复合抛物面聚光器的缺点33
- 1.5 论文主要工作33-35
- 第2章 实体CPC的模拟和实验研究35-48
- 2.1 引言35
- 2.2 实体CPC聚光原理及优势35-38
- 2.2.1 聚光原理35-36
- 2.2.2 全反射现象36
- 2.2.3 实体CPC-PV的优势36-37
- 2.2.4 研究现状37-38
- 2.3 模拟研究38-40
- 2.3.1 光线跟踪原理38-39
- 2.3.2 光线跟踪分析39-40
- 2.4 实验研究40-44
- 2.4.1 实验介绍40-41
- 2.4.2 实验分析41-44
- 2.4.2.1 实验结果分析41-44
- 2.4.2.2 实验误差分析44
- 2.5 假设与讨论44-46
- 2.6 本章小结46-48
- 第3章 Lens-walled CPC的设计和模拟研究48-71
- 3.1 引言48
- 3.2 Lens-walled CPC的结构介绍48-49
- 3.3 聚光原理49-50
- 3.4 Lens-walled CPC结构的数学描述50-53
- 3.4.1 BC、AD曲线方程50-51
- 3.4.2 CE、DE曲线方程51-53
- 3.5 光线跟踪53-58
- 3.5.1 单根光线跟踪计算53-57
- 3.5.2 光线跟踪模拟57-58
- 3.6 光学效率分析58-64
- 3.6.1 光路对比58-60
- 3.6.2 不同入射角下的光学效率60-64
- 3.7 全天模拟64-66
- 3.8 Lens-walled CPC光强分布分析66-69
- 3.8.1 2.5倍Lens-walled CPC66-68
- 3.8.2 4倍Lens-walled CPC68-69
- 3.9 本章小结69-71
- 第4章 Lens-walled CPC实验研究71-97
- 4.1 引言71
- 4.2 Lens-walled CPC-PV初步试制和测试71-77
- 4.2.1 结构介绍71-73
- 4.2.2 材料和制作73-74
- 4.2.3 实验分析74-77
- 4.3 Lens-walled CPC与其他CPC室内对比测试77-83
- 4.3.1 实验介绍77-79
- 4.3.2 测量结果和讨论79-83
- 4.4 Lens-walled CPC室外测试83-93
- 4.4.1 实验介绍83-84
- 4.4.2 聚光器不同安装方向的原理分析84-87
- 4.4.3 结果和分析87-91
- 4.4.4 讨论91-93
- 4.5 聚光强度分析93-96
- 4.5.1 实验介绍93-94
- 4.5.2 实验结果和分析94-96
- 4.6 本章小结96-97
- 第5章 带空气夹层的Lens-walled CPC设计和研究97-109
- 5.1 引言97
- 5.2 带空气夹层的Lens-walled CPC设计97-99
- 5.3 模拟研究99-103
- 5.3.1 模拟参数介绍99
- 5.3.2 光学效率模拟99-100
- 5.3.3 聚光光强分布模拟100-103
- 5.4 实验研究103-108
- 5.4.1 实验介绍103-104
- 5.4.2 实验分析104-108
- 5.4.2.1 光学效率分析104-107
- 5.4.2.2 聚光辐照强度分析107-108
- 5.5 本章小结108-109
- 第6章 Lens-walled CPC-PV/T系统优化及初步实验109-131
- 6.1 引言109-110
- 6.2 优化原则110-111
- 6.3 Lens-walled CPC结构参数分析和优化111-116
- 6.3.1 几何聚光比111
- 6.3.2 旋转角111-112
- 6.3.3 空气夹层结构112-113
- 6.3.4 底端厚度113-115
- 6.3.5 截取比(TR)115-116
- 6.4 年性能模拟116-117
- 6.5 Lens-walled CPC-PV/T系统研究117-130
- 6.5.1 Lens-walled CPC-PV/T实验系统117-120
- 6.5.2 Lens-walled CPC-PV/T测试系统120-125
- 6.5.2.1 测试系统介绍120-121
- 6.5.2.2 测量仪器介绍121-125
- 6.5.3 实验测量和结果分析125-130
- 6.5.3.1 实验设计和参数测量介绍125
- 6.5.3.2 实验结果和理论分析125-130
- 6.6 本章小结130-131
- 第7章 镜面CPC热水系统的研究131-148
- 7.1 引言131
- 7.2 CPC热水系统的需求和优势131-132
- 7.3 CPC真空管聚光器介绍132-136
- 7.3.1 聚光器结构132-133
- 7.3.2 光学跟踪分析133-136
- 7.3.2.1 模拟参数设定133
- 7.3.2.2 光学分析133-135
- 7.3.2.3 光学效率分析135-136
- 7.4 真空管CPC热水试验台136-138
- 7.4.1 系统结构介绍136-137
- 7.4.2 实验测试器件137-138
- 7.5 实验测试和结果分析138-146
- 7.5.1 实验设计和测试参数介绍138-139
- 7.5.2 测试结果和分析139-146
- 7.5.2.1 真空管CPC热水系统单独测试实验139-143
- 7.5.2.2 与普通真空管热水系统的对比试验143-144
- 7.5.2.3 中温导热油实验144-146
- 7.6 本章小结146-148
- 第8章 工作总结和展望148-150
- 8.1 工作总结148
- 8.2 后续工作展望148-150
- 参考文献150-159
- 附录1 符号表159-161
- 附录2 图清单161-165
- 附录3 表清单165-166
- 致谢166-167
- 攻博期间发表的学术论文与取得的其他研究成果167-168
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