关于抛物槽集热器的光学与热学的性能研究

能源的相对短缺、能源在开发与利用过程中的低效率及所造成的环境污染正成为我 国经济与社会可持续发展的重要制约因素。目前就全国而言,急需发展低成本的、使用 方便的可再生能源利用技术,以适应不同地区的需要。我国地域辽阔,是太阳能资源丰 富的国家。应该大力推行太阳能在日常生活中的使用,以便节约电力满足正常的生产、 生活需求。 抛物槽集热器是利用光学聚焦原理,将分散的太阳光会聚起来,对高温介质进行加 热,从而获得较高温度的蒸汽和热水的太阳能集热装置。主要应用于发电、制冷空调、 采暖、纺织、造纸、印染、海水淡化等生产和生活领域,用途广泛。目前在一些发达国 家已得到较好的应用,并且获得了较好的效果。由于在发达国家应用的抛物槽集热器需 要高成本、高技术,使得该项技术很少被我国所研究。另外,抛物槽集热器是利用太阳 能的设备,受季节、气候的影响很大,因此,国外的研究仅能作为参考,要想把抛物槽 集热器具体的应用到我国,就应该结合我国的国情,研究出一套既经济又实用的设备, 在应用之前,也必须在拟应用地区先做实验研究,获得具体的数据。 本研究从理论和实验两方面对抛物槽集热器进行了较详细的论述,理论方面包括对 集热器的构造与选材、光学原理、热学原理、技术经济、发电系统应用的论述;实验方 面,包括对集热器的集热温度、接收管不同构造对集热效果的影响、吸收涂层的作用及 能量效率的影响因素进行了研究。研究发现,本实验采用的具有玻璃套管和吸收涂层的 集热器的得热量为137. 69W,获得的(火用)为12. 72W,能量效率为21. 09%,(火用)效率为 1. 95%。在吸收管外加玻璃套管或加吸收涂层都对减少接收器热损失,提高装置的能量 效率与(火用)效率有明显的效果,玻璃套管和吸收涂层的成本效益都很好。光学效率是影响 能量效率的主要因素。若能在经济实用的基础上显著提高反射器的反射率、反射器表面 的光滑程度以及确保抛物形状的制造工艺,将会大大地提高光学效率,从而提高能量效 率。