聚光设计与集热器
槽式光热电站聚光集热系统施工工法(2)
槽式光热电站聚光集热系统施工工法槽式光热电站聚光集热系统施工工法一、前言槽式光热电站聚光集热系统是一种利用太阳能进行发电的技术，具有较高的能源利用效率和环境友好性。
本文将介绍槽式光热电站聚光集热系统的施工工法，包括工法特点、适应范围、工艺原理、施工工艺、劳动组织、机具设备、质量控制、安全措施、经济技术分析和工程实例。
二、工法特点槽式光热电站聚光集热系统的特点主要有以下几点：首先，该系统能够将阳光聚焦到聚光器上，使得光热能量得以集中，从而提高了能量转换效率；其次，聚光集热系统具有灵活性和可扩展性，可以根据实际需要进行设计和施工；第三，槽式光热电站聚光集热系统采用的材料和设备均具有较高的耐用性和抗腐蚀性能，能够满足长期使用的要求。
三、适应范围槽式光热电站聚光集热系统适用于多种地域和环境条件，尤其适合太阳能资源丰富的地区。
该系统能够适应不同的地形和气候条件，例如山区、沙漠地带等。
此外，槽式光热电站聚光集热系统还可以应用于农业、工业、城市热供等领域，具有广泛的应用前景。
四、工艺原理槽式光热电站聚光集热系统的工艺原理是利用聚光器将太阳光线聚焦到集热管上，通过介质循环将热能传递给工质，再通过工质驱动涡轮发电机发电。
聚光器主要由反射镜和光吸收器构成，可以将太阳光线聚集到集热管上，提高光热能量的利用效率。
而集热管则起到将热能传递给工质的作用，同时也起到保护聚光器的作用。
五、施工工艺槽式光热电站聚光集热系统的施工工艺一般包括以下几个阶段：场地准备、基础施工、集热器组装、聚光器安装、管道连接和系统测试。
在场地准备阶段，需要对施工场地进行平整和清理；基础施工阶段需要进行基础的浇筑和固化工作；集热器组装阶段需要将集热管和聚光器进行组装和安装；聚光器安装阶段需要将反射镜和光吸收器进行安装；管道连接阶段需要将集热器和发电设备进行连接；系统测试阶段需要对系统进行测试和调试。
六、劳动组织槽式光热电站聚光集热系统的施工工艺需要安排合理的劳动组织，包括施工队伍的划分和施工任务的分工等。
流体力学在太阳能发电工程中的应用
流体力学在太阳能发电工程中的应用太阳能作为可再生能源的一种重要形式，正在逐渐成为解决能源危机和环境污染问题的关键技术。
在太阳能发电工程中，流体力学是一个不可或缺的领域，它研究了在流体中的力和运动规律。
本文将探讨流体力学在太阳能发电工程中的应用，并重点介绍太阳能光热发电和光伏发电两个方面。
一、太阳能光热发电中的流体力学应用太阳能光热发电通过聚光集热器将太阳能转化为热能，进而产生蒸汽推动涡轮机发电。
流体力学在太阳能光热发电中起到了关键作用，主要集中在两个方面：聚光器设计和管路系统优化。
1. 聚光器设计聚光器是将太阳辐射能集中到一个小区域的装置，需要根据太阳辐射特点进行设计。
在聚光器的设计中，流体力学提供了一些重要的参数和模型，如光学性能、热传导和流体流动等。
通过流体力学分析，可以确定适当的聚光器形状、曲率和表面粗糙度，以最大限度地提高光热转换效率。
2. 管路系统优化聚光器通过集热管将热能传送到蒸汽发电装置中。
在管路系统的设计和优化中，流体力学可以提供重要参考。
例如，通过流体流动模拟，可以确定管道的截面积、长度和形状，以减小流体阻力和能量损失。
此外，流体力学还可以帮助优化管道的布局和连接方式，提高整个系统的效率和可靠性。
二、光伏发电中的流体力学应用光伏发电是利用光电效应将太阳能直接转化为电能的技术，流体力学在光伏发电中同样扮演着重要角色。
下面将从光伏面板设计和能量转换效率两个方面介绍流体力学在光伏发电中的应用。
1. 光伏面板设计光伏面板是将太阳能转化为电能的核心部件，其设计与光学、热学和流体力学密切相关。
流体力学可以提供光伏面板表面的特性和微观结构设计等方面的建议。
例如，通过流体力学的分析，可以确定表面的纹理和反射层，以最大限度地提高太阳能的吸收和转换效率。
2. 能量转换效率光伏面板的能量转换效率与大气环境和温度变化密切相关，流体力学可以通过分析空气流动和温度分布等参数，帮助优化光伏发电系统的设计和性能。
第七章：聚焦集热器
•
7.10：理想线性聚光器图像
7.10：理想线性聚光器图像
7.10：理想线性聚光器图像
7.10：理想线性聚光器图像
• 线性抛物线聚光器可以通过多种调整方式跟踪太阳直接辐射。
7.11：非线性聚光器图像
• 如果反光镜上有沿法向分布的轻微的二维面倾斜误差，那么反光镜排列产生的焦平面 上的图像如图7.11.1所示。
7.13：入射角修正和能量平衡
• 多种能量平衡的测量结果如图7.13.5所示：
7.13：入射角修正和能量平衡
• 这些图可以估计设计改变的影响。比如：对这个集热器，所用选择性表面的发射率是 0.2可以降低79%的辐射损失。然而，辐射损失不是最主要的损失。使用高反射率的表 面和提高拦截系数都能降低光学损失，这才是明显地从根本上改善的方法。 在研究中，反射面和接收管都是用平板在边缘支撑的，这样的结构会产生热损。这样 的损失通过管的温度的测量来确定。虽然在图中没有体现，但是在晴天入射的实验条 件下，接收器表面温度分别为100,135和175°C时，其损失相应的为3，6和10%。
• •
7.13：入射角修正和能量平衡
• 聚光器边界误差，位置误差和焦距误差都会增大或改变镜像和拦截系数。这些误差也 会影响盖面系统的吸收系数和接收器的吸收系数。这些影响可以用双轴入射角修正来 体现。 在横向平面，随着入射角横向部分的增加，ץ降低很快。这个影响可以通过图7.10.2来 确定。
•
7.13：入射角修正和能量平衡
7.9：线性镜像聚光器几何原理
7.9：线性镜像聚光器几何原理
7.9：线性镜像聚光器几何原理
• • 太阳辐射的直射部分是一个角范围为0.53°的圆锥体。假设聚光器是对称的，直射是 沿着小孔法线入射的。所以入射到聚光器上的辐射方向是和抛物线中心面平行的。 图7.9.5是抛物线边缘的反射辐射决定焦点区范围的原理图。焦平面太阳镜像范围随着 边缘角的增大而增大。中心在焦点的平面，圆形和半圆形集热器的最小尺度拦截的所 有辐射如图所示。入射到这些集热器表面的辐射角大小是不同的。
全时自动逐日聚光式太阳能槽式集热器施工工法(2)
全时自动逐日聚光式太阳能槽式集热器施工工法一、前言全时自动逐日聚光式太阳能槽式集热器是一种能够利用太阳能进行集热的设备，广泛应用于农业温室、工业加热、居民热水供应等领域。
本文将详细介绍该工法的特点、适应范围、工艺原理、施工工艺、劳动组织、机具设备、质量控制、安全措施、经济技术分析以及工程实例，旨在为读者提供一份科学且实用的施工指南。
二、工法特点全时自动逐日聚光式太阳能槽式集热器施工工法具有以下特点：1. 高效集热：该工法利用逐日聚光技术，能够最大限度地将太阳能转化为热能，提高能源利用效率。
2. 自动化控制：采用先进的自动化控制系统，实现对集热器的温度、湿度、光照等参数的自动调节，提高工作效率并降低人工干预。
3. 节约空间：由于采用槽式结构，该工法能够最大程度地压缩设备占地面积，节约了空间资源。
4. 耐久性强：采用耐高温、耐腐蚀的材料制作而成，具有较长的使用寿命和较好的耐久性。
三、适应范围全时自动逐日聚光式太阳能槽式集热器适用于各种规模的农业温室、工业加热以及居民热水供应等领域，特别适用于日照充足、温度要求较高的地区。
可以根据实际需求进行灵活组合和扩展，满足不同场景的能源需求。
四、工艺原理全时自动逐日聚光式太阳能槽式集热器施工工法的实际工程与工法之间具有密切的联系，采取了以下技术措施：1. 结构设计：根据集热器需求和工程实际情况，设计出合理的槽式结构，确保光热转换效率最大化。
2. 材料选择：选择耐高温、耐腐蚀的材料，如不锈钢、玻璃等，确保集热器的稳定性和寿命。
3. 自动化控制：采用先进的控制系统，实现对集热器温度、湿度、光照等参数的自动调节，提高工作效率。
4. 储能系统：通过储能系统，将太阳能收集起来，在无太阳能供应的情况下仍然可以继续供热，增加了系统的稳定性和可靠性。
五、施工工艺全时自动逐日聚光式太阳能槽式集热器施工工艺的主要步骤如下：1. 地基施工：根据施工图纸进行地基开挖，平整地面并浇筑混凝土基础。
太阳能腔体式（黑体）集热管设计与优化
太阳能腔体式（黑体）集热管设计与优化王磊;朱天宇;刘庆君;薛正东【摘要】在槽式太阳能集热装置中，为了减少吸热管与外界的对流损失，一般采用真空集热管。
为此，设计出一种新型腔体（黑体）式集热管，以质优价廉的优势适应中温（100～250℃）的应用场合。
建立槽式太阳能聚光三维模型，分析了聚光器的焦距、聚光器跟踪误差角与腔体开口宽度之间的关系，对腔体结构进行了优化。
并基于 TracePro 软件，对集热管进行聚光性能模拟。
结果表明，在跟踪误差存在的情况下，聚光器聚光效率达到80％，验证了实际工作中的可能性。
%In order to reduce the convection loss between the solar collector tube and the environ-ment,a vacuum collector is usually used in trough solar collector.A new cavity (black cavity)collec-tor has been designed with its high quality and low price adapting medium temperature (100~250 ℃) applications.A three dimensional model of solar trough collector has been built.The focal length of the condenser has been discussed,the relationship between light concentrator tracking error angle and the cavity opening width has been analyzed,the cavity has also been optimized.The working situa-tion of collector tube has been simulated by soft-ware TracePro.The results show that nearly 80%of the light can be reflected to collector tube in cavity,and the possibility in practical work has been proved.【期刊名称】《机械与电子》【年(卷),期】2014(000)007【总页数】4页(P15-18)【关键词】槽式太阳能集热管;黑体;腔体开口宽度;跟踪误差角【作者】王磊;朱天宇;刘庆君;薛正东【作者单位】河海大学机电工程学院，江苏常州 213022; 南通河海大学海洋与近海工程研究院，江苏南通 226019;河海大学机电工程学院，江苏常州 213022; 南通河海大学海洋与近海工程研究院，江苏南通 226019;河海大学机电工程学院，江苏常州 213022; 南通河海大学海洋与近海工程研究院，江苏南通 226019;河海大学机电工程学院，江苏常州 213022; 南通河海大学海洋与近海工程研究院，江苏南通 226019【正文语种】中文【中图分类】TK5120 引言中高温太阳能集热器中主要包括聚光装置和集热装置，包括聚光器对太阳的实时追踪，跟踪驱动和线性聚焦集热管，实现高温热利用的3项核心技术。
太阳能光热发电系统的设计与实现
太阳能光热发电系统的设计与实现太阳能光热发电系统是目前世界上最受关注的可再生能源之一。
它不仅可以帮助我们减少使用化石燃料等不可再生资源，也能减少空气污染和温室气体的排放。
这种系统利用太阳能把光能转化为热能，然后再把热能转化为电能。
在这篇文章中，我将介绍太阳能光热发电系统的设计与实现。
I. 太阳能光热发电系统的组成部分太阳能光热发电系统主要由太阳能集热器、传热系统、蒸汽发生器、蒸汽涡轮发电机、储热系统、水循环系统、控制系统等组成。
1.太阳能集热器：太阳能集热器是太阳能光热发电系统的关键组成部分，用于把太阳能转化为热能。
其主要分类有平板集热器和聚光集热器两种。
平板集热器应用较广，因为它的制作成本较低，但其效率较低。
而聚光集热器则可以将太阳辐射能集中到一个小区域，使得温度变得非常高，从而提高发电效率。
2.传热系统：传热系统用来传递集热器中产生的热量到蒸汽发生器，主要包括流体输送管道、换热器、水循环泵等。
其中流体输送管道的选择非常重要，因为它需要承受高温高压的热质料。
3.蒸汽发生器：蒸汽发生器用于将集热器中的热量转化为水蒸汽，用来驱动蒸汽涡轮发电机来产生电能。
目前，常用的蒸汽发生器有自然循环式和强制循环式两种。
4.蒸汽涡轮发电机：蒸汽涡轮发电机是将蒸汽的动能转化为电能的关键设备。
常见的蒸汽涡轮发电机是由几个涡轮级组成的，涡轮级之间通过各自的高压和低压蒸汽输出端合并起来，形成一个完整的流动闭合系统，最后输出电能。
5.储热系统：储热系统用来储存集热器收集到的热能。
这种系统允许把白天的热量储存在储热器中，在晚上和阴雨天时，仍能够产生电能。
6.水循环系统：水循环系统通过传递热量把蒸汽发生器中的液态水转化为蒸汽，驱动发电机产生电能，然后将水再次送回蒸汽发生器，形成循环，节约水的使用量。
7.控制系统：控制系统主要用于监测和控制整个太阳能光热发电系统的运行状况，确保系统运行安全可靠。
II. 太阳能光热发电系统的设计流程太阳能光热发电系统的设计流程主要包括以下几个步骤。
碟式聚光太阳能集热器的性能分析及试验装置设计.
分类号学号M201070981学校代码10487密级硕士学位论文碟式聚光太阳能集热器的性能分析及试验装置设计学位申请人：宋佳学科专业：动力工程指导教师：高伟教授张燕平副教授答辩日期：2012年5月24日A Thesis Submitted in Partial Fulfillment of the Requirementsfor the Degree of Master of EngineeringAnalysis on the Performance of Collector of Dish concentrator System and Design on Testing EquipmentsCandidate:Song JiaMajor:Power EngineeringSupervisor:Prof.Gao WeiAssoc.Prof.Zhang YanPingHuazhong University of Science&TechnologyWuhan430074,P.R.ChinaMay,2012独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。
尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。
对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。
本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。
学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。
本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。
保密□，在年解密后适用本授权书。
本论文属于不保密□。
（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日华中科技大学硕士学位论文摘要太阳能热发电中碟式太阳能热发电系统与槽式和塔式系统相比有很多优势，可以达到较高的热电转换效率和热效率，因此成为较可行且效率较高的热发电装置。
聚光集热技术
聚光集热技术聚光集热技术是一种利用太阳能的高效方式，通过聚光器将太阳光线聚焦到一个小范围内，从而提高太阳能的密度和温度，实现太阳能的高效利用。
本文将介绍聚光集热技术的基本原理、分类、应用以及发展趋势。
一、基本原理聚光集热技术是一种利用太阳能的高效方式，主要由聚光器、集热器和跟踪系统三部分组成。
聚光器是将太阳光线聚焦到一个小范围内的装置，通常由反射镜或透镜组成。
集热器是将聚焦后的太阳能转化为热能的装置，通常是由吸热性能较好的材料制成。
跟踪系统则是用于跟踪太阳位置，使聚光器始终对准太阳，从而保证能量的高效收集。
聚光集热技术的基本原理是利用聚光器将太阳光线聚焦到一个小范围内，从而提高太阳能的密度和温度。
聚焦后的太阳能会被集热器吸收，转化为热能，进而用于发电、供暖、热水等应用。
二、分类根据聚光器的类型，聚光集热技术可以分为反射式聚光集热技术和透镜式聚光集热技术两种。
反射式聚光集热技术使用反射镜作为聚光器，通常由多个曲面反射镜组成，将太阳光线反射到一个焦点上。
这种技术结构简单、成本较低，但聚焦效率相对较低。
透镜式聚光集热技术使用透镜作为聚光器，将太阳光线聚焦到一个点上。
这种技术聚焦效率高，但透镜制作工艺复杂，成本较高。
三、应用聚光集热技术广泛应用于太阳能发电、太阳能供暖、太阳能热水等领域。
在太阳能发电方面，聚光集热技术可以用于太阳能热发电和太阳能光热发电。
太阳能热发电通过聚光集热技术将太阳能转化为热能，进而驱动汽轮机发电。
太阳能光热发电则是利用聚光集热技术将太阳能转化为高温高压的蒸汽，直接驱动发电机发电。
在太阳能供暖方面，聚光集热技术可以用于供暖系统，通过聚光集热技术将太阳能转化为热能，供暖室内。
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进而，为了简化制作工艺，又将阶梯 球面近似地用平面代替，从而形成了“菲 涅尔透镜”。
菲涅尔透镜的设计主要是根据给定的焦 距f来具体确定每一个阶梯平面的倾角α。
菲涅尔透镜的设计原理
阶梯平面倾角α与折射光线倾角φ 、及透镜材料的折射率n的关系：
p2
reflector1
d1
2w d2
reflector2
north
上式表明，同样的镜元当其与吸 热器的距离不同时，它对聚光比 的贡献不同。
LFR镜场光线反射示意图
LFR镜场聚光比与镜元个数及塔高的关系
ideal geometric concentration ratio 1 9 17 25 33 41 49 57 65 73 81 89 97
太阳图像宽度W计算公式
W= 4f tan16 cos (1 cos )
聚光抛物面实例
3.1.3 抛物面的离散化 线性菲涅尔聚光系统
当为提高聚光比而扩大抛物面时，会产生如下 问题：
（1）抛物面的重量及转动惯量随尺度增大而急 剧增大，为跟踪设计带来困难。
（2）抛物面过大难以解决风荷载问题。 （3）连续抛物面的精确机械加工不容易实现。
H=3m
H=6m
H=9m
90 80 2w=0.2m spacing=0.1m 70
60 50
40 30
20 10
0
number of mirror slats
H=12m
3.3 非聚光型集热器
太阳能集热器分类
跟踪 类型
静止
集热器类型
平板 真空管
复合抛物面
单轴 跟踪
双轴 跟踪
线性菲涅尔 圆柱槽式 抛物面槽式 碟式 塔式-定日镜
地平面
1 x
镜元1
2
镜元2
3
镜元3
4
镜元4
每一个带状镜元的倾角和跟踪速度均不相同，需要进行 具体的设计计算。
西班牙Novatec Biosol公司建造的PE-1太阳能电站的LFR镜场。 该电站2009年成功试运行，是世界上第一座LFR型电站。
3.1.4 折射式聚光设计
从平凸透镜到菲涅尔透镜 通常聚光比愈大则透镜愈厚。为了减小
1
Tabs
(1
)
Cg
sin2 xT 4sun
T 4amb
4
式中
吸热器以导热和对流方式损失能量所占总接收的辐射能的份额。
α 吸热器的吸收率。
聚光器表面对太阳辐射的反射率。
x 太阳圆盘所张的半角，大约等于4.7mrad, sin x r
R 吸热器的发射率。
tan sin n cos
阶梯面倾角α与当地平面参数r、W 及焦距d之间的关系：
tan
r
n (d W tan )2 r2 (d W tan )
2
2
菲涅尔透镜聚光
3.2 聚光比
3.2.1 聚光比的定义
（1）几何聚光比集热器的收光孔面积Aap与吸热器太阳表面温度。 Tamb 镜场环境温度。
聚光比与吸热器工作温度之间的关系图
3.2.3 LFR镜场的聚光比
LFR集热器的聚光比计算
n
1
Cg
j 1
1 Dj2
Dj
dj H
Bw1 Bw2
incident ray1
H south
p1
incident ray2
s1
1 2s2
Cg
Aap Aabs
（2）辐射通量聚光比 聚集到吸热器上的平均辐射强度Iab与入射太阳辐射强
度I之比。
Ce
Iap Iabs
由于镜面在光学加工过程中存在加工误差，导致通过收光孔的射线并不是都 能够汇集到吸热面上，因此，Ce总是小于Cg。二者之间的关系为：
Ce 0Cg
0称为“光学散射损失因子”。
此外，在普通抛物面聚光器中，吸热器必 须和集热面一同转动，造成无谓的动力消耗。
线性菲涅尔聚光系统（Linear Fresnel ReflectorLFR), 因由法国工程师Augstin-Jean Fresnel 发明而得名。
太太阳阳入入射射光光
吸吸热热器器
反反射射光光 H
南
镜元4
镜元3
镜元2
镜元1
Cmax
1 Fa ,s
1 sin
式中Fa,s为抛物面的收光孔对太阳所张的角系数，代表入射太阳光与抛物 面法向z之间的夹角， 在16′~90°之间变化。
3.2.2 吸热器温度与聚光比的关系
对于任何形式的集热-吸热系统，通过热平衡分析可以导出其吸热器的运 行温度Tabs与几何聚光比Cg之间存在如下关系：
第三章 聚光设计与集热器
3.1 聚光原理 3.1.1 聚光的必要性
太阳聚光设计的意义：
非聚光情况下，太阳能集热工质的温度一般低于 100℃。 为提高工质温度从而扩大应用范围，或者为提高 太阳能电池的光电转换效率，需要采用适当的聚光 方式，将自然状态下能量密度较低的太阳辐射能汇 聚到很小的接受表面上，以产生高温工质或高光通 量。
3.3.1 平板集热器 结构与外形
平板集热器的基本特点
采光面等于集热面，聚光比C=1； 不跟踪太阳，固定安装； 生产成本低廉； 热损失较大，介质温度较低（＜80℃）。
吸热体类型
平板 管型
管型
管型 管型 管型 点 点
聚光比范围
1 1 1-5 5-15 10-40 15~50 10-85 600~2000 300~1500
使用温度范围 （℃） 30-80 50-200 60-240 60-300 60-250 60-300 60-400 100-1500 150-2000
（3）抛物面聚光器的理论聚光比
设右图所所示的抛物面，其焦 平面与其收光孔重合。
假如太阳光线是绝对平行的，则
右图抛物面聚光器的聚光比应趋向 于无穷大，因光线都聚焦在一点。
而事实上，由于太阳圆盘有32′ 的张角，所以抛物面所能够达到的 极限聚光比只是
碟式抛物面 槽式抛物面
Cmax
1 Fa ,s
1 sin2
太阳能热发电系统热电转换效率与聚光比及吸热器温 度之间的关系
两种基本的聚光形式
1. 反射式聚光
2. 折射式聚光
3.1.2 抛物面反射聚光
抛物面焦点上的光源（焦点）所产生的平行光束
抛物线方程：
z2 4fx
实际太阳光线所产生的成像
太阳到达地球表面的光线并非平行光，而是张角为32′的发散光，因此 不可能完全聚焦。经抛物面聚焦后所产生的图像宽度W，随着反射点 P的位置不同而变化。