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本文针对槽式聚光集热系统经反射镜聚焦后得到的能流密度分布、集热管遮光、寒冷地区系统高温热损失大、效率低等问题,基于高寒地区气候特点,对槽式集热管能流密度分布、聚光镜优化以及集热器热性能等进行理论分析、仿真模拟以及试验研究。针对集热管对聚光镜的遮挡问题,对完整型及非完整型抛物面聚光系统进行模拟,并对其几何参数进行优化,结果表明,当切割宽度小于玻璃管外径时,切割宽度对金属管能流密度分布几乎没有影响;几何聚光比越大、边缘角越小、开口宽度越大、焦距越大、金属管管径越小,金属管表面能流密度的峰值越大;通过正交优化设计试验可知,最优的系统结构参数为:开口宽度2.25m、焦距1m、金属管管径0.04m、反射镜中心切割宽度0.25m,此时聚光性能为最佳。通过建立槽式集热器仿真模型,模拟分析影响集热器热效率和?效率的影响因素,引入强化传热因子和强化系数,分析纳米流体传热工质的换热能效,结果表明,优化后集热器的热效率和?效率大于原有装置和完整型抛物面聚光系统;传热工质的强化系数随质量分数、流体进口温度的增加逐渐增大;粒径为10nm、20nm、30nm的纳米流体强化传热因子最大值分别为1.110、1.109、1.103,强化系数最大值分别为1.220、1.217、1.214。本文搭建了槽式聚光集热能流密度测量系统,采用朗伯靶和CCD照相机的非直接测量方法对集热管能流密度分布进行试验研究,分析了晴天及云层遮挡时集热管能流密度分布,结果表明,晴天时集热管表面能流密度随着太阳直射辐照度的增加逐渐增大,能流密度沿管径方向的分布趋势相同,出现两个峰值,支架及设备连线对太阳辐射产生遮挡,使得集热管表面某位置的能流值较小,且随着太阳入射角的减小,被遮挡位置逐渐向管东侧移动;云层遮挡导致集热管能流密度减小。本文搭建了槽式聚光集热测试系统,通过实验研究寒冷地区系统的集热性能,测试分析了原有非完整型聚光集热系统的热效率和?效率,并得到槽式聚光集热系统瞬时热效率归一化温差线性方程,结果表明,槽式集热器热效率和?效率的变化趋势与太阳直射辐照度的变化趋势相同;当流体进口温度和环境温度相等即无热损时,集热器瞬时热效率为69.81%,模拟值为73.16%;流体进口温度越高,周围环境温度越低,热损失越大,槽式太阳能集热器的热效率越小。为进一步研究寒冷地区槽式聚光集热器的热性能奠定了理论和试验基础。