碟式斯特林太阳能热发电系统接收器聚热技术.pdf

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1、27O电力与能源第34卷第3期2013年6月碟式斯特林太阳能热发电系统接收器聚热技术朱辰元，孙海英，梁伟青，杨戈尔，张一～一建一～挪敏一～壹一m．一～一一～T-～詈一～一一～1一一～．～．～．吣蓥一一一～～一(上海齐耀动力技术有限公司，上海201203)摘要：接收器在碟式斯特林太阳能热发电系统的能量转换效率中起着重要的作用。介绍了接收器的一般分类和结构特点，并利用12m聚光碟进行有关接收器在不同尺寸下的内部聚热量和温度分布等相关研究．试验结果表明，在相同条件下，接收器内聚热量的大小取决于聚光碟的聚焦能力和接收器的结构尺寸，接收器的深度和聚热量成反比，深度越小，聚

2、热量越大；接收器的深度和加热管的温差成反比，深度越大，温差越小。试验所得数据和聚热规律，可为后续的接收器设计和制造提供有效的改进依据。关键词：碟式斯特林太阳能发电系统；聚热技术；接收器基金项目：上海市科委科技人才计划项目(11XD1422700)中图分类号：TM615文献标志码：A文章编号：2095—1256(2013)03—0270—06SolarDishStirlingPowerSystemReceiverPolyThermalTechnologyZhuChenyuan，SunHaiying，LiangWeiqing，YangGeer，ZhangJianmi

3、n(ShanghaiMicropowersLtd，Shanghai201203，China)～训～删～一一啷一～一一～一．一一=～耋一～}至一～碟式斯特林太阳能热发电系统(下称碟式发上海齐耀动力技术有限公司通过对接收器的电系统)主要由斯特林发动机、聚光碟、控制系统研究，掌握可靠的聚热技术，获得接收器内部温度和接收器组成，其中接收器部件起着聚集太阳辐场的分布规律，这对提高碟式发电系统的可靠性，射热量并将该热量传递给斯特林发动机的功能，尽快实现碟式产品商业化的应用具有重要意义。其结构和性能在碟式发电系统的能量转换效率中l接收器的结构特点起着重要作用。目前，对碟式发电

4、系统中的一些专用技术仍需要进行研究，接收器就是其中之一。1．1接收器分类国外使用的一些接收器，由于经聚光碟聚焦的辐根据结构形式和使用场合的不同，可将接收射能在接收器内部分布不均匀，导致斯特林发动器分为平板式、管式和腔体式接收器(或称容积式机的加热管管壁上出现热斑，热斑为局部高温点，接收器)三类。其中，平板式接收器主要应用于低该温度足以熔化加热管壁，使斯特林发动机由于温场合，如太阳能热水器；管式接收器主要应用于加热管破裂导致工质泄漏无法继续工作，影响了中、低温场合，如槽式、塔式太阳能热发电系统；腔碟式发电系统的可靠性。体式接收器主要应用于中、高温场合，如塔式、碟2

5、72朱辰元，等：碟式斯特林太阳能热发电系统接收器聚热技术柱形、平顶锥形、椭圆形、球形及复合平顶锥形等，最简单的结构是平顶锥形(见图1)，而内腔的深度聚光碟j照射在分光锥上的能量热管壁上的能量是和入口直径直接影响接收器内聚焦热量的效率。1)接收器的入口直径接收器的入口直径／。也称焦平面直径，主要由聚光碟的设计特性决定。一聚光碟有几何聚焦比CR和光学聚焦比CR，表收器内壁的能量达式为：CR一A／A(1)CR—Q／Qb(2)式中：A。为聚光碟投影面积，mm；A为接收器入[zI面积(或焦平面面积)，mm；Q为焦平面处的热流密度，kW／12"1；Q为人射光热流密度(即光的

6、辐射强度)，kW／m。。CR峰值时的数值一般是CR的3～5倍]。图4太阳光在接收器内的分布图一般情况下用几何聚焦比表征聚光碟的聚焦能的基础上，将热量除以3个加热区域面积得到的。力，该参数影响接收器内部所能达到的最高温度。改变腔体的高度，会使3个加热区域上分布的太因为斯特林发动机的工作效率主要由工作温阳光能量比例以及绝热层壁面加热区域面积发生度和冷却端直接的温度差决定，温差越大，效率越变化，进而影响各自热流密度的大小。接收器选高，为使斯特林发动机高效率工作，接收器内部的用的3组不同高度下的加热区域能量比例(总加最高温度应大于1000℃。据统计数据_6]，聚光比热量

7、均按100kw计算)和热流密度值见表1。达2300：1以上时，接收器内部的温度才能达到表1接收器内部理论能量分布情况使用要求。对碟面直径12m的聚光碟，接收器焦高度加热区域Qs1／Qs2／Qs3／平面直径应小于240mm。而精度更高的聚光碟H／能量比例(MW·(MW·(MW·ram可将接收器入口直径做到小于200rnm，几何聚S1：S2：S3IT1)m0)m一)焦比达到3500：l。另外，也可以通过光斑直径28O5．56：4．76：1O．3150．2260．285计算得到接收器入口的尺寸，表达式为：46028．5O：5．6O：10．225O．O860．092D。

8、一a(D1+D2+D3+