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复合抛物面聚光器(CPC)是一种理想的非成像聚光器,在80-250℃的中低温领域具有广泛的应用前景。作为一种低倍聚光器,其结构简单成本低廉,具有可聚集部分散射、获取更高温度、无需跟踪装置等优点。目前低倍CPC集热器已利用到太阳能制冷、采暖、水消毒、海水淡化等项目中,未来可在工业用热、低温热发电等项目中发挥重要作用。本文设计了聚光比分别为1.5、2.0和3.0的圆管型CPC,并采用U形铜管真空玻璃管作为其集热部分。基于光学软件Lighttools对三种CPC的光学性能进行了模拟,分别模拟了三者在不同入射角下的直接辐照和散射辐照两部分的光学效率并进行对比分析。基于热平衡原理,通过分析CPC真空管集热部分的传热过程建立了CPC一维稳态的数学模型。搭建了开口面积相同的1.5X CPC、2.0X CPC和3.0X CPC集热系统,在晴天条件下测试了不同进口温度下三组CPC的稳态集热效率,并与数值计算结果进行了对比。实验结果显示CPC具有良好的集热效率,将实验结果通过线性拟合得出各自的热损系数与截距效率(CPC实验光学效率)。实验结果验证了通过增加CPC聚光比可有效降低其热量损失,且在相同加工方法下,较低倍聚光比1.5X CPC的曲面与初始设计的曲线吻合度更高,而较高倍聚光比3.0X CPC曲面误差增大导致CPC实际光学效率降低更明显。研究了散射辐照比例对低倍聚光比CPC接收性能的影响,依据Energyplus实际气象数据,对聚光比为1.5、2.0、3.0、4.0、6.0的理想CPC在六座散射辐照比例不同的城市典型日和全年的辐照能量接收进行了对比分析。实验测试了1.5XCPC、2.0X CPC和3.0X CPC集热系统在70℃时不同散射辐照比例条件下的集热性能,结果发现,散射辐照的比例对CPC集热性能有明显影响,在散射辐照比例较高时,较低倍聚光比1.5X CPC的能量利用率高,而较高倍聚光比的3X CPC只在散射辐照比例极低的晴天条件才具有更高的能量利用率。