抛物槽式太阳能集热器实验研究王亚龙【完整版】(文档可以直接使用，也可根据实际需要修订后使用,可编辑放心下载）中国工程热物理学会工程热力学与能源利用学术会议论文编号：091197抛物槽式太阳能集热器实验研究王亚龙1,2，刘启斌1，隋军1，赵芫桦3，宿建峰3，李和平3，金红光1〔1.中国科学院工程热物理研究所，北京100190；2.中国科学院研究生院，北京100049；3.中国华电工程〔集团〕，北京100044〕〔Tel:010-82543027Emai:wangyalong@mail.etp.ac〕摘要：本文采用新型真空管吸收器、YD300型合成导热油，对抛物槽式太阳能集热器进行了实验研究。深入分析了抛物槽式太阳能集热器循环流速，进口温度，太阳能辐照强度等重要参数对集热性能的影响。结果说明，辐照相同时，集热效率随着流量的增大而增大，由于系统热容的影响，温度响应具有一定的滞后性；当辐照不变时，集热效率随着导热油进口温度的增大而减小；集热效率随着进口温度的增加而减小；系统热损失与循环工质温度和环境温度之差近似呈线性增加。本文为在中国建立大型抛物槽式太阳能热发电站提供了实验依据。关键词：太阳能槽式集热器集热效率滞后性0引言目前，槽式太阳能热发电是太阳能热发电技术研究的热点领域。各国学者对槽式太阳能的光学特性和换热特性开展了广泛的理论研究。Evans［1］，Jeter［2，3］等人通过积分分别对抛物槽式平板型接收器和圆管型接收器进行了详细的光学特性分析，得到了圆管型接收器热流密度分布，，国内学者王志峰在Evans的根底之上对抛物槽式圆管型接收器管内流动与换热进行了数值模拟［4］，何雅玲［5］，谈和平［6］等人用蒙特卡罗光线追踪法对抛物槽式太阳能集热器聚光和换热特性分布进行了分析研究，得到了与Jeter相似的结论。目前文献大都对槽式集热器的光学特性分析和集热管换热特性数值模拟计算,国内尚没有槽式集热性能的实验验证。美国Sandia国家实验室Dudly等人使用铬黑和金属陶瓷两种选择性镀膜对SEGS中典型的LS2进行了实验研究［7］，得出了LS2型真空玻璃套管的集热效率和热损失与流体温度之间的多项关系式，未考虑集热器末端损失和管套之间波纹管和金属支架对系统散热损失的影响，之后有文献对他此进行了修正［8］。太阳能热发电集热系统中结构参数〔如聚光比、吸热管等〕、运行参数〔工质流量、进口温度等〕以及之间的耦合关系等对集热效率的影响举足轻重，并且对于不同的集热系统目前缺乏具有普适性的计算方法，因此，进行抛物槽式集热器实验研究就显得尤为重要。本文采用新型的金属陶瓷镀膜真空管吸收器，YD300型合成导热油，实验研究了抛物槽式集热器的集热性能，分析了太阳辐照强度，循环工质进口温度、流速等重要参数对槽式太阳能集热器性能的影响，如集热效率，散热损失等，该研究将为在中国建立大型抛物槽式太阳能热发电站提供实验依据。基金工程：中国华电集团科研基金〔CHKJ-2021-2〕国家自然科学基金资助工程〔No.50836005〕1实验系统图1是实验装置流程示意图。主要包括储油罐、循环泵、预热器、抛物槽式集热系统、冷却水系统、膨胀罐和数据采集系统。通过控制阀门开关，导热油可以在储油罐内自循环进行预热，也可以直接通过太阳能集热系统行成回路。首先，导热油罐中的油经循环泵泵通过预热器加热到达一定温度后，进入太阳能集热系统。在太阳能吸热器吸收太阳热能，然后进入一个管壳式换热器。换热器另一侧为冷却水，导热油被冷却至一定温度，回到导热油罐中，完成一个循环。通过调整冷却水的流量，使导热油罐中的导热油温度保持恒定。考虑导热油受热膨胀和蒸发特性，在装置最高点设置膨胀罐，起到稳压和缓冲作用。导热油入口温度的范围50～250℃，进口流量由0.10～1.0m³/h。这样，可以得到不同入口温度，流量下的集热特性。图1实验装置流程示意图抛物槽聚光系统东西放置，单轴跟踪方式，如图2所示。跟踪装置有自动和手动两种调节方式，吸热管间依次插入12支Pt100A级精度铂电阻温度传感器以测量各吸热段温度，精度等级为±0.15℃；太阳直射辐照强度由直射表测定，精度为±1%；导热油流图2实验装置实物图量由金属浮子流量计测量，精度1级。数据采集由安捷伦数据采集器自动采集，记录各测点的集热温度与各个时刻的辐照强度。〔1〕波纹管〔2〕玻璃套管〔3〕吸收管〔4〕吸气器〔5〕除气环图3真空集热器结构示意图图3为单个集热管的结构示意图。包括不锈钢吸收管，外面包裹玻璃套管、除气环、波纹管。金属管外表外侧镀有选择性金属陶瓷涂层，该涂层对于太阳光谱具有很高的吸收率，而对于长波光谱具有很低的发射率，从而减少了金属吸收管对外的辐射热损失。玻璃套管由耐热玻璃制成，在高温下具有