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太阳能以其利用清洁、资源巨大有望成为21世纪解决能源问题的一种有效途径。由于太阳能时空不连续、能流密度低的特点,在转化、储存、输送等环节存在利用效率低、成本高的障碍。太阳能规模化发电是解决该瓶颈的重要利用途径,其主要包括聚光太阳能热发电和太阳能热化学燃料转换发电。接收器、吸收/反应器及相关系统是太阳能热发电系统的关键组成。由于聚光系统的聚光特性导致聚集太阳光不均匀,使接收器、吸收/反应器内产生极大的温度梯度,影响接收器性能以及反应进程。本论文依托国家自然科学基金与973项目等科研任务,对槽式太阳能热发电系统的接收器和中低温吸收/反应器行了深入研究。1.针对以熔盐与导热油为传热工质的典型太阳能槽式集热器,考虑热应力场对光-热耦合场的影响,通过质量、动力、能量方程与热应力方程的耦合机理研究,建立光-热-力多物理场耦合的集热器三维物理模型,分析接收器温度场、热应力场及总应变场的分布规律,探索传热工质温度、流量、辐照强度、非均匀能流密度分布等与槽式集热器光热转换、热-应力-形变的内在联系,为槽式集热器金属管和玻璃管因周向温差导致形变、降低集热器寿命的难题,提供科学依据。2.将上述研究机理进一步应用到15kW中低温吸收/反应器,考虑化学反应对光-热-应力耦合场的影响,开展光-热-化学反应多场耦合研究,分析吸收/反应器不均匀温度场、反应物及生成物分布规律,探讨吸收/反应管直径、孔隙率、非均匀能流密度分布等关键参数对吸收/反应器太阳能燃料转换性能的影响规律,揭示太阳能中低温吸收/反应器传热、流动、化学反应耦合机理。3.基于上述机理,提出一种变焦槽式太阳能中低温吸收/反应器。通过调节吸收/反应器沿程集热面积、吸收/反应管特征尺寸,共同实现调节沿程聚光比及接收辐照量,使之与管内具体反应特性、工质状态等参数合理匹配,实现能量高效转化及传递,减少散热损失,较大幅度提高太阳能热化学转化效率。