槽式太阳能集热器集热管热性能影响因素分析

王蒙 顾炜莉 易小芳 刘亚君

南华大学土木工程学院

近年来，由于能源短缺问题越来越严峻，可再生能源开发利用日益受到人们的重视[1]。太阳能是一种清洁能源用其替代常规能源已成为人们的研究目标，但太阳能是一种低品位能源需转化为高品位能源才能被使用，常用的转化方式是聚焦[2-3]。目前，开发利用最多的集热器类型是槽式太阳能聚光系统，其聚光特性，集热效率，换热特性以及热应力等问题一直是研究的热点，但研究重点都是太阳能集热器整体的热损失及其影响因素，而很少针对内部因素对影响集热管热性能的因素进行分析[4-10]，其实真空集热管是槽式太阳能集热器的核心部件实现能量转化率高的关键。本文以LS-2 型槽式太阳能集热器为研究对象，先对聚光特性分析以确定集热管上的能流密度分布规律，而后从太阳辐射强度、集热管入口流体温度和流速、管壁粗糙度等角度分析对集热管热性能的影响。

1 物理及数学模型的建立

1.1 物理模型

槽式太阳能集热器主要是由槽式反射镜面、真空集热管、跟踪系统及其他辅助装置组成，如图1 为槽式太阳能集热器主要部件的物理模型，其工作原理如图2，跟踪系统只要是保证反射镜的开口面与入射的太阳光线互相垂直，反射器镜面反射太阳光使其聚集到真空集热管上，增加真空集热管上太阳光的能流密度，高热流密度的太阳辐射能通过导热的方式传给管壁后流体工质以对流换热的形式得到热量并达到指定温度。……