【摘 要】
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固体颗粒吸热器是塔式太阳能热发电的重要组成部分,它不仅将太阳辐射能转化为热能,而且对发电系统和蓄热系统的性能有很大的影响。由于颗粒直接吸收太阳辐射并转换为热能,因此颗粒吸热器的效率与颗粒的辐射特性密切相关,但是目前大多数研究对象针对片状材料和粉体材料,不能反映出颗粒本身形状对辐射特性的影响,因此急需搭建高温颗粒辐射特性测试系统。本文主要从以下几个方面展开了研究工作:（1）基于能量法原理设计并搭建了
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固体颗粒吸热器是塔式太阳能热发电的重要组成部分,它不仅将太阳辐射能转化为热能,而且对发电系统和蓄热系统的性能有很大的影响。由于颗粒直接吸收太阳辐射并转换为热能,因此颗粒吸热器的效率与颗粒的辐射特性密切相关,但是目前大多数研究对象针对片状材料和粉体材料,不能反映出颗粒本身形状对辐射特性的影响,因此急需搭建高温颗粒辐射特性测试系统。本文主要从以下几个方面展开了研究工作:（1）基于能量法原理设计并搭建了悬浮式高温颗粒辐射特性测试系统,通过采用气悬浮的方式使颗粒处于悬浮状态以避免产生背景辐射。系统主要包括测试系统、外光路系统、加热系统、背景参比系统和悬浮系统,同时利用实验系统研究了颗粒温度变化和光谱信号的稳定性。（2）在悬浮式高温颗粒辐射特性测试系统的基础上,优化并搭建了电加热式高温颗粒辐射特性测试系统,主要包括加热系统、光路系统、测试系统和背景参比系统。针对单个颗粒的形状和尺寸小的特点,设计了一种颗粒加热器以满足不同颗粒的实验需求。系统通过水冷光阑屏蔽背景辐射以减小干扰,采用焦点定位装置和光路校验装置用于校准光路。通过实验系统分析了颗粒的温度变化和光谱信号的稳定程度。（3）通过对光谱仪进行标定得出了仪器响应函数和背景函数,并对检测器进行了线性度分析。利用片状碳化硅验证了电加热式高温颗粒辐射特性测试系统的可靠性。对不同材料的颗粒展开了辐射特性的测试,分析了材料属性、颗粒尺寸和表面形貌对发射率的影响。最后对测试结果进行了不确定度分析。综上,本文基于能量法原理设计并搭建了高温颗粒辐射特性的测试系统,研究了温度、材料和粒径对颗粒辐射特性的影响。
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