井式太阳能超高温空气加热装置研究

• 作 者: 姜雨
• 发表日期: 2014年期
• 关键词: 菲涅尔透镜 集热器 太阳能 光热转换 太阳跟踪 光学仿真

随着社会的发展,能源问题也变得日益突出,因此有必要开发新能源。太阳能是一种清洁无污染能源,是重要的可再生能源。但由于太阳能能量密度较低,因此提高太阳能的光热转换效率,仍是目前太阳能热应用中面临的主要问题。针对这一问题,设计出一种井式太阳能空气加热装置,提高了光热转换效率。基于太阳能空气加热系统的基本理论,设计了利用菲涅尔透镜点聚焦方式来聚焦集热的聚光器,提高了聚光集热系统的光学效率。利用CATIA软件对装置的机械结构进行设计并三维建模,采用光电传感器和单片机来控制装置的水平方向及俯仰方向运动,实现系统对太阳光线的自动跟踪。在装置的外壳设计了保温层,使系统的热损耗降低,进一步提高了装置的光热转换效率。利用TracePro软件对菲涅尔透镜聚焦进行模拟仿真,将四种形式的腔体吸热器光学效率进行对比,选取最佳光学转换效率的设计方案。通过实验以及对实验结果进行分析,装置达到了本次设计所要求的技术指标：聚光器光学效率≥85%,光电传感器跟踪精度±2.5°,光热转换效率≥35%,系统稳定可靠。