太阳能干燥装置槽式复合抛物面聚光器热性能分析

直接式太阳能干燥系统在运行过程中,存在物料表面受热易硬化而阻碍其内部水分蒸发的问题,鉴于此,该文设计一种新型槽式复合抛物面聚光集热太阳能干燥系统,其由槽式复合抛物面聚光集热器、物料托盘、风机、空气管、控制系统等组成。利用光学仿真软件对系统中槽式复合抛物面聚光器进行光线追迹,计算分析不同入射偏角对聚光器光学效率、聚光效率等的影响机理。在此基础上,搭建太阳能槽式复合抛物面聚光集热干燥性能测试系统,在实际天气条件下,对聚光集热单元性能展开测试研究。结果表明,当入射光径向偏角为10?时,聚光器理论光学效率可达到70.38%,晴天太阳光正入射运行、空气流速为6.5 m/s时,接收体出口空气温度最高为37.2℃,比径向入射偏角为10?时提高了7.8%;加装玻璃盖板可有效提高聚光器光热转换效率,晴天时其最大转换效率为55%左右,比无玻璃盖板时最大效率提高了约120%。研究结果可为主动式太阳能聚光集热干燥系统的进一步应用提供了参考。     

固定条形镜面太阳能聚光器设计及性能试验

为了提高固定条形镜面太阳能聚光集热器的集热性能,该文介绍了固定条形镜面聚光集热的工作原理,利用矢量分析方法得到了固定条形镜面任一镜元入射角及有效采光面积的计算公式。与此同时,建立了固定条形镜面反射聚光器的腔体式玻璃-金属真空管吸收器三维模型,利用蒙特卡洛光线追迹模拟不同偏转角情况下的聚光吸收器面上能流分布特征、光学效率、光学损失及能流分布。结果表明,镜面反射率和吸收器吸收率分别为0.92、0.9时,聚光系统在太阳光线偏转0~40°角范围内光线吸收率为74.08%~98%、光学效率为56.97%~73.65%。此外试验研究了梯形槽吸收器和腔体式玻璃-金属真空管吸收器在不同偏转角及不同集热温度的热性能。在环境温度和辐射相对较低情况下,腔体式玻璃-金属真空管吸收器的热效率比梯形槽吸收器热效率高2%~3%;流体出口温度由76.7℃升至99.6℃时,腔体式玻璃-金属真空管吸收器效率由46.93%降至39.98%。     

聚光回热式太阳能土壤灭虫除菌装置光热性能

该文针对传统设施农业土壤灭虫除菌过程使用化学消毒法所带来的环境污染和农作物药物残留等问题,提出了新型聚光回热式太阳能土壤灭虫除菌装置,利用太阳能聚光集热技术加热空气进而对农业种植土壤进行高温消毒,同时将土壤所含有机物加热挥发,实现对农业种植土壤的修复,同时处理后的热土壤对进料空气进行预热,提高了装置的热能利用效率。该文介绍了聚光回热式太阳能土壤灭虫除菌装置的工作原理,利用光学仿真软件对装置中复合多曲面聚光器的光学效率进行了计算,基于光学计算结果,对聚光回热式太阳能土壤灭虫除菌装置的光热性能进行了室外试验,测试了装置的空气加热温度和集热效率。结果表明,用于土壤灭虫除菌的热空气在聚光比为3.6,流动速度为1.075 m/s时,装置的集热效率最高,加热后空气温度最高达到了88℃左右,集热效率为65%左右,能够满足农业土壤灭虫除菌所需的温度需求。     

圆形吸收体贝壳形复合抛物聚光器模型构建及其性能

为解决沿东西方向放置的标准复合抛物聚光器(Standard-Compound Parabolic Concentrator,S-CPC)在有效工作时长内南边面形利用率低、遮挡光线、不能有效聚光的问题,该研究基于非成像光学边缘光线原理,构建了圆形吸收体贝壳形复合抛物聚光器(Shell Shaped-Compound Pa...     

热管式真空管太阳能聚光集热系统传热特性分析

该文设计了一套最高可提供473 K高温热水的热管式真空管太阳能聚光集热系统,为研究该系统的传热特性并为系统设计提供理论依据,建立了热管式真空管太阳能聚光集热系统传热过程的一维数学模型,计算并分析了该系统的传热性能。计算结果表明,该文设计的热管式真空管太阳能聚光集热系统的瞬时热效率均高于70%,且随太阳直射辐照强度和环境温度的升高逐渐升高,随传热流体温度和风速的升高逐渐降低。热管式真空管接收器内工质的工作温度和压力也随太阳直射辐照强度、传热流体温度、环境温度及风速的变化而变化。在该文计算条件下,热管的工作温度在327.6~503.2 K,工作压力在0.016~2.8 MPa,符合以水作为热管工质的最佳工作范围(293~523 K)。环形区域压力和渗入气体种类对集热系统传热性能也有明显影响。当环形区域压力P10~(–3) Pa时,接收器热损失较小且随压力变化基本保持不变;当P10~(–3) Pa时,随着环形区域压力升高,接收器热损失逐渐增大。另外,环形区域渗入气体的导热系数越大,接收器热损失越大。该研究对了解热管式真空管太阳能聚光集热系统传热特性、优化集热系统结构、指导系统设计具有一定的实用价值。     

聚光集热苦咸水蒸馏装置中含吸光颗粒水体的光吸收特性

传统太阳能蒸馏装置存在传热热阻大,传热换热环节多等缺陷,导致太阳能蒸馏装置热能利用效率低和淡水产量小,鉴于此,该文设计一种新型基于聚光集热的苦咸水蒸馏装置,利用抛物碟式聚光器将入射太阳光汇聚并直接在含有大量黑色多孔颗粒苦咸水体内完成光热转化,克服了传统太阳能蒸馏器光传输方向与热传输方向相反的缺点,减少了装置传热换热环节,使得聚光直接加热苦咸水蒸馏产水得以实现,该文对于装置中实现光热直接转化的水体光吸收特性展开试验测试和理论分析,借助光学积分箱对影响水体模拟受热温升阶段和沸腾蒸发阶段光吸收特性的吸光颗粒粒径、颗粒丰度及光程等因素展开研究。结果表明,含较小粒径吸光颗粒的水体光吸收特性较好,在模拟受热温升过程中,含粒径为0.5 mm颗粒的水体最大光吸收比比含有粒径为1.0 mm颗粒的水体增加9.0%,模拟受热沸腾过程中,丰度为6.7 g/L水体光吸收比是丰度为0.75 g/L水体的4.94倍,且水体光吸收比随沸腾程度呈指数函数变化规律。该研究结果为太阳能苦咸水蒸馏技术的热能高效利用提供参考。     

聚光太阳能光伏/温差热复合发电系统设计与性能测试

针对现代温室用电成本高、太阳能利用效率低及余热能量浪费的问题。论文探究了光伏温差混合发电的机理,设计了一种聚光太阳能光伏/温差复合发电系统,该系统利用抛物型聚光器进行聚光,采用三角形热管对光伏电池热量进行传递,完成了以下目标:光伏电池的一部分热量通过温差电池实现二次发电;另一部分通过热管内水对流将多余热量传递到储热箱进行热利用。为测试该复合发电系统电/热性能,建立了电/热数学的模型对系统的能量转换进行分析,并进行试验,得出全年四季不同光辐射强度、冷却水流量对系统的影响。冬季测试期间电效率最高达到20.98%,热效率达到39.81%,?效率达到32.5%。结果表明,该系统与无聚光光伏温差混合发电系统相比效率较高且稳定。所获电能可为温室内环境监控、照明系统供电,并能为作物生长提供部分热能。     

日光温室用双集热管多曲面槽式空气集热器性能试验

为了提高日光温室太阳能利用率,该研究提出了一种新型双集热管多曲面槽式空气集热器,并与该研究团队提出的日光温室太阳能主-被动"三重"结构相变蓄热通风墙体相结合构成太阳能主动集热蓄热系统,应用于乌鲁木齐日光温室。基于光学与传热学理论,重点考察了集热器结构(双集热管相对位置、长度)、集热器内空气流速、集热器进口温度、太阳辐射强度等参数,对该集热器光学性能和集热性能的影响规律。大量实验室试验及现场应用研究结果表明:1)新型双管集热器与同类型的单管集热器相比,空气流量增加了一倍、单位面积集热量增加了16%、集热效率提高了9%,冬季无跟踪条件下的集热效率为44%~52%;2)2015年11月-2016年2月乌鲁木齐日光温室应用实测结果表明,在集热器长度为16 m、管内空气流速为2.0 m/s的条件下,晴天集热系统可为日光温室提供约50~65 MJ的太阳热能,冬季累计可提供约5 325 MJ的太阳热能。研究结果为日光温室高效利用太阳能主动供热提供了新的技术方法参考。     

设施农业用槽式太阳能聚光电热联供系统性能分析与试验

该文针对在设施农业中棚顶安装的光伏组件挡光导致棚间距离增加,提出一种可以用在设施农业中的槽式太阳能聚光电热联供系统,通过减少输出额定电功率所需光伏组件的数量以提高设施农业经济性,同时还可以在寒冷季节为作物生长提供热能。该文介绍了该聚光电热联供系统的工作原理,利用光学仿真软件对聚光器的聚光性能进行了仿真计算,搭建了聚光电热联供系统性能测试台,将电热联供系统组件与平板光伏组件工作温度进行了对比,通过改变换热介质流量,分析了系统综合性能效率随换热介质流量变化的规律。结果表明,在约2倍聚光条件下,换热介质质量流量为2.41 g/s,室外平均气温为2℃时,槽式聚光电热联供系统的输出电功率约是平板光伏组件的2倍,系统综合性能效率为69.88%,系统输出水温约为20℃左右。该研究可以为设施农业与太阳能光伏利用技术的高效耦合提供了参考。     

严寒地区小型线性菲涅尔聚光集热器末端损失与补偿

针对严寒地区线性菲涅尔聚光集热器末端损失严重的问题,该文以呼和浩特地区小型线性菲涅尔聚光集热系统为研究对象,根据不同季节太阳位置的变化,理论分析并计算了沿水平南北轴放置的线性菲涅尔集热器自东向西跟踪过程的末端损失,得到其变化规律及补偿方法,并进行了试验验证。结果表明,一天中末端损失随时间的变化趋势与太阳高度角的变化趋势相同,与太阳方位角变化趋势相反,正午时刻末端损失最大,早晨和傍晚时刻末端损失最小;不同季节相同时间段内的末端损失,冬季最大,夏季最小,春季和秋季几乎相等;镜场调节试验结果表明,增大反射镜北端与水平面的夹角可以补偿末端损失,在夏至前后正午,当镜场北端抬高20°时,末端损失减少至集热器长度的1/10左右,瞬时集热效率达到65.9%,与反射镜调节前相比,正午瞬时集热效率提高54.5%,下午时间段内瞬时集热效率提高20%左右。研究结果可为减小严寒地区小型线性菲涅尔聚光集热器末端损失提供理论参考。     

江苏扬中农村家庭生活用能和能源消费的研究

作为地处中国华东地区小康农村的典型,扬中农村家庭生活用能正处于商品能加速替代非商品能的时期。连续五年的家庭生活用能问卷调查表明,用能品种结构变化较大,电力和液化气消费迅速增长,而秸秆和煤炭的使用在下降;人均能源消费量相对稳定,但有效能消费却略有上升;分析表明,人均能源消费与人均收入、户均人口和人均作物收获量有一定的相关性。该文对农村家庭能源消费的性质、中国小康农村家庭能源消费的基本特征等一般问题进行了讨论。     

中国小康农村家庭能源消费基本特征及其评价指标体系研究

根据我国农村经济及农村家庭能源消费的基本状况及相互关系,阐明了农村家庭能源消费的一般特性,分析了小康地区农村家庭能源消费的基本特征,提出了将人均有效热消费、商品能所占比重及人均电力消费作为家庭能源消费特征评价指标,进而给出了不同经济类型区家庭能源消费评价指标值。     

中国农村家庭能源消费研究——消费水平与影响因素

为探讨中国农村家庭能源消费的基本特征和发展规律，根据全国30个省市农村能源消费统计数据，给出了1996年农村家庭能源消费水平和结构，在相关分析的基础上提出了用人均有效热、人均电力及商品能比例作为农村家庭能源消费的特征指标，进而分析了这些指标与人均收入和年均气温的相关关系。人均电力消费(Y，元)与人均收入(X，元)的回归方程为Y=22.964+3.956×10^-2X。     

中国谷物干燥加工中的能源消耗状况

在任何一个国家的经济发展中,能源都扮演着一个重要的角色。在中国,尽管目前消耗在农业生产上的能源占全国能源消耗总量的比例很低,但随着中国农业现代化的发展,尤其是粮食干燥机械化的普及,农业生产对能源的需求将逐渐增加。该文对中国粮食干燥机械化的发展及现状进行了简单分析总结,对中国目前在粮食干燥中的能源消耗状况以及存在的问题进行了深入分析。完成的两组干燥实验结果表明,目前我国粮食干燥的单位能耗远远高于发达国家。因此,建议应在粮食干燥中大量采用干燥新技术、节能技术以及使用再生能源,以有效提高我国粮食干燥过程中的能源使用效率。     

基于典型县入户调查的中国农村家庭能源消费研究

农村家庭能源消费是国家能源消费中的重要组成部分,对农村社会、生态环境的发展有重要影响。该研究对中国8大经济区的典型县的1 440个家庭进行了派员式入户调查。调查数据分析表明,不同区域的农村家庭能源消费水平和结构有很大差异,8县年人均能源消费平均为26.7 GJ,最低10.4 GJ(上杭县),最高86.6 GJ(舒兰县)。在能源消费中秸秆、沼气、薪柴、电力所占比例8县平均分别为44.33%、23.13%、12.79%、9.61%。收入较高的农村家庭使用着更多的电力、液化石油气等商品能源,较少使用秸秆、薪柴等生物质能;从总体上,传统生物质能仍然是中国农村家庭的主要能源。该研究为掌握中国农村地区家庭能源消费现状和未来发展,制定相关能源、环境政策提供了依据。     

独立光伏发电系统在农村的应用

介绍了独立光伏发电系统的原理与构成,通过分析福建农村发展太阳能的自然条件和机遇,并结合一个典型的农村家庭用电需求,阐述了户用独立光伏发电系统的设计,光伏发电系统对于解决无电地区和边远地区的用电问题具有重要意义。     

沼气建设的综合效益——系统动力学在沼气建设上的应用

沼气建设具有广泛的效益。用系统动力学模型分析沼气建设的综合效益可以得到定量结果。本文以一个县的沼气建设为例,对于20年内总投资5400万元发展沼气带来的多种效益进行了动态模拟。结果表明,发展沼气不仅能解决农村能源的短缺,而且是促进农村经济改善生态环境的重要环节。文章还比较了不同投资方案的模拟结果。 系统动力学的分析结果可使我们定量形象地认识沼气建设的综合效益以及效益变化的动态过程和趋势,为制定发展政策提供有价值的参考。     

北方小康农村家庭能源消费结构演变研究——以山东省桓台县为例

目前对中国北方地区农村家庭能源消费结构演变的研究较少。该文根据实地调查数据，从能源品种和最终用能类型两个角度对桓台县农村(北方典型小康农村)家庭能源消费结构演变进行了深入分析。结果表明:在能源品种上，表现为煤炭消耗大量增加，持续占据统治地位，电、汽油、液化气消费快速提升，秸秆等生物质能用量减少；在最终用能类型上，炊事用能由占主导地位演变为与取暖用能并驾齐驱，生活享受用能快速增加。短期内，除了液化气用量将有所减少外，其余能源品种消费都将保持上述演变特征。在全面建设小康社会过程中，桓台县可以作为北方地区农村家庭能源消费发展趋势的一个重要参考。     

户用型可再生能源发电系统在苏尼特右旗应用的调查分析

中国西部地区风力资源和太阳能资源都非常丰富,利用当地资源和能源通过发展户用可再生能源发电系统(独立风能、独立太阳能和风光互补发电系统的统称)来解决牧民的用电问题.该文通过对内蒙古自治区锡林郭勒盟苏尼特右旗牧区户用型可再生能源发电系统的使用情况、牧民经济条件进行调查,分析了当地风能和太阳能等地区资源,推广户用型可再生能发电系统过程中所存在的问题及原因.通过调查发现,支付能力低和技术维护的非专业性是阻碍户用型可再生能源发电系统可持续发展的主要障碍.在现有条件下,通过优化系统配置可以有效的降低系统成本、提高系统使用的可靠性.     

广西木薯燃料乙醇项目能效评估

广西具有丰富的木薯资源,以木薯为原料生产的燃料乙醇是一种可再生的燃料。采用净能量和净可再生能量两个指标评估木薯燃料乙醇系统的能量和可再生能量生产的效率,并对木薯乙醇在生命周期内与外界环境的能量交换进行了统计,把能量消耗按照燃料和其副产品进行了分配;以及按照是否再生进行了分别统计。计算结果表明,使用木薯生产燃料乙醇在能量生产和再生能量生产上是可行的,木薯乙醇的净能量为2．417MJ／L,净可再生能量是2．458MJ／L;广西的木薯资源每年能净产出相当于3．508万t汽油的可再生燃料。木薯单产和化肥用量是提高能源利用和再生能源的关键因素;加强副产品的开发有利于提高系统的能效,使用可再生的有机肥代替化肥,能有效的提高系统的可再生性。