ディスク型太陽熱システム用新型回転キャビティ型吸熱器の研究

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摘要

【目的】太陽熱発電の効率向上のために、ディスク型太陽熱システム用の新型回転キャビティ型吸熱器を提案した。 【方法】モンテカルロ法を用いて、放射から吸収までの光線追跡モデルを構築し、常圧空気を吸熱媒質とした。熱境界条件はユーザー定義関数を通じて計算流体力学(CFD)ソフトに導入し、吸熱器および周囲空間の数値シミュレーションモデルを構築した。無風条件下で、直接直達日射(DNI)700~900 W/m2、採光口軸線と吸熱管軸線の角度(γ角)0~75°の範囲内で、新型回転キャビティ型吸熱器の光学特性と伝熱特性を解析し、そのうちの一つの条件について実験的検証を行った。 【結果】結果は、光学効率がDNIの影響を受けず、γ角が0°から75°に増加すると光学効率は98.5%から97.8%に減少することを示している。γ角の増加に伴い、より多くの光線がキャビティ内壁に入射し、吸熱器の内外の温度分布は不均一となり、キャビティ内壁の高温域の面積と管壁の最高温度が増加した。伝導、対流及び放射による熱損失はDNI及びγ角の増加に伴い増加し、γ角の影響は放射熱損失及び対流熱損失においてより顕著であった。γ角が大きい場合、放射及び対流熱損失が著しく増加し、集熱効率及び総合効率が大幅に低下した。 【結論】新型回転キャビティ型吸熱器は、97%以上の光学効率、80%以上の集熱効率及び70%以上の総合効率を実現でき、優れた集光集熱効果を有し、大規模なディスク型太陽熱発電システムの設計に参考を提供する。

关键词

キャビティ型吸熱器;ディスク;光学効率;集光太陽熱発電

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