顆粒集熱器太陽能熱發電不需建塔？放置地面的線性顆粒集熱器研究

2020-10-11 科研探子

為什麼考慮將吸熱器放置在地面？

我們知道，基於顆粒集熱器的太陽能熱發電系統，集熱器會被放置在高空中，然後通過定日鏡場將太陽光線反射到集熱器表面，進而轉換為顆粒的內能。對於幕簾式集熱器，要想實現冷熱顆粒的循環，需要設計"顆粒電梯"，將低溫顆粒輸運到吸熱器頂部，進而從頂部下落，經吸熱器加熱到高溫狀態。由於吸熱塔高為上百米甚至幾百米，會造成較多的能量損失以及設備安裝成本，那麼我們可以將顆粒吸熱器放置在地面進行集熱嗎？

太陽能顆粒水平集熱器光熱轉換系統

有個研究團隊就做了這樣的研究，提出了太陽能顆粒水平集熱器光熱轉換系統！

圖1. 顆粒水平集熱器光熱轉換系統

該系統為了使水平放置在地面的顆粒集熱器接收到太陽輻射，在系統中加入了第二反射鏡，用於將太陽射線二次反射到集熱器表面。

圖2. 流化床式線性顆粒接收器

集熱器採用"流化床"結構，流化床可以串聯使用，串聯的個數可以根據顆粒出口溫度的要求進行選擇，顆粒通過鼓入空氣的方式進入接收器。

建立數學模型分析集熱顆粒溫度

表1. 鏡場設計參數

表2. 顆粒性能參數

表3. 模型求解初始條件

根據質量和能量守恆可以建立吸熱器傳熱數學模型，進而可以根據建立的數學模型、太陽輻射強度、鏡場參數以及顆粒性能參數得到吸熱器出口顆粒的溫度。

模型求解結果

圖3. 顆粒溫升

可以發現，氣體和顆粒溫度基本一致，其隨著集熱器沿程溫度逐漸升高，當顆粒流量為0.1kg/s時，在140m處顆粒溫度高達800℃。

論文號：10.1063/1.5067169

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