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本文提出一种新型的菲涅尔二次反射塔式太阳能集热器,对其集热机理进行了研究。主要研究内容如下:1.菲涅尔二次反射塔式太阳能集热器集热器机理研究。给出菲涅尔定日镜、二次反射镜以及腔体吸收器的设计方法,并引入蒙特卡罗光线追迹法分析菲涅尔二次反射塔式集热器的光学性能,求得吸收面上的光斑能流密度分布,以此作为吸收器数值计算时的热流边界条件,研究吸收器集热性能。2.菲涅尔二次反射式太阳能集热系统的光学特性研究。跟踪过程中,旋转角角差最大差值为4.574°,俯仰角角差最大差值为0.0425°,前者是后者100多倍,因此分析过程中仅考虑旋转角角差对光学性能的影响;对于同一组定日镜而言,夏季的阴影和遮挡效率比冬季高10%,说明太阳高度角越高,阴影和遮挡损失越少;定日镜H1在上海地区的年均效率为53.5%高于H2的45.6%和H3的37.9%,说明南向的定日镜具有更高的光学效率。3.线菲二次反射塔式集热器热学特性研究。当采用水作为传热工质时,最佳流量为0.25L/s;采用导热油作为传热工质时,最佳流量为0.35L/s。在相同集热器进口温度下,采用水作为传热工质,比导热油具有更好的集热性能;对于圆锥形腔体吸收器,辐射损失是主要的热损来源,当集热温度为200℃以上时,辐射损失占总损失80%以上;经优化分析,圆锥角取100°左右时,本系统总热损失最小;当采用保温墙取代CPC聚光器,虽然损失一部分光学效率,但是辐射背景的改善大大减小了辐射损失。当保温墙相对高度取n=3,集热温度100℃时,辐射热损失减小60%;当集热温度达到300℃时,辐射热损失减小45%。4.线菲二次反射塔式集热器实验研究。通过实验测得集热器的瞬时效率,拟合一次效率曲线方程为:0.583 0.315 i acdTTIh-=-。与模拟结果进行对比,相对误差在-3.8%~15%,证明数值模拟模型的合理性。