CPC微通道太阳能集热器运行特性实验系统设计

王雪勍， 徐荣吉， 王 岸， 宋文昊， 王瑞祥， 许淑惠

（北京建筑大学北京市建筑能源综合高效利用工程技术研究中心，北京 100044）

0 引 言

太阳能是未来能源的重要组成部分，但其具有区域性、分散性、间歇性等缺点，所以高效利用太阳能变得尤为重要［1-3］。复合抛物聚光器（Compound Parabolic Concentrator，CPC）可以在无跟踪系统的情况下实现一定倍数的聚光作用而广受关注［4］。Zhang 等［5］发现光线通过CPC聚光后，会在吸热器表面形成非均匀的热流密度分布。丁虎［6］模拟了使用圆管型吸热器的CPC聚光器在一年中不同光线入射角下的光路及热流密度分布，发现吸热器表面热流密度不均匀会使吸热器局部的温度较高而降低集热器的集热性能。此外，有研究发现不均匀的热流密度分布所导致的局部温度较高会加速吸热器的老化［7］，还会导致吸热器热应力变形［8］。

微通道换热器结构简单、成本低，热响应速度快，等温性能好［9］，对流换热系数比传统换热器高50% ～100%、抗压抗腐蚀，是基于微尺度效应而兴起的一种高效换热器，广泛应用于汽车空调、微电子领域［10］，并在太阳能集热器中有探索应用［11］。微通道平板集热器与传统平板相比，将吸热器由铜圆管更换为铝微通道扁管，增加了接触面积从而大幅度降低两界面的接触热阻。王娜［12］通过数值模拟得到微通道平板型太阳能集热器，最佳流道尺寸为0.7 mm，最佳空气夹层间距为17 mm。且其发现通过减小集热器流道尺寸，大大减少了水的体积热容，从而获得较高的出口温度。……