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接收器参数对固定焦点菲涅尔透镜太阳能聚光器/腔式接收器系统在太阳灶中光学性能的影响

DOI：10.1016/j.apenergy.2018.12.092 期刊：Applied Energy 出版年份：2019 更新时间：2025-09-23 15:23:52
摘要： 为便于家庭太阳能炊具与建筑集成，提出了一种基于固定焦点菲涅尔透镜太阳能聚光器/腔体接收器的太阳能炊具系统。为提高系统光学效率，采用带底部反射锥的腔体接收器作为固定接收器。为优化系统及接收器的光学性能，研究了接收器参数的影响，并对关键因素进行了显著性检验，同时开展了固定焦点烹饪系统的对比分析。结果表明：球形、圆柱形和圆锥形带底部反射锥的腔体接收器平均光学效率分别为72.23%、68.37%和76.40%，而对应传统腔体接收器分别为68.49%、31.91%和74.61%，前者分别显著提升3.74%、36.46%和1.79%。其中90°底部反射锥角的腔体接收器能捕获更多聚光器入射能量。增大底部反射锥反射率和腔体接收器表面吸收率可提升光学效率。此外，腔体接收器表面吸收率对光学效率影响最显著，而聚光入射角对能流均匀性影响最显著。圆锥形带底部反射锥的腔体接收器最适合该系统。本研究可为太阳能聚光器/腔体接收器系统的进一步优化提供参考。
作者： Hai Wang，Jin Huang，Mengjie Song，Jian Yan
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

研究接收器参数对建筑集成与优化中固定焦点菲涅尔透镜太阳能聚光器/腔式接收器系统在太阳灶光学性能的影响。

研究成果

带有底部反射锥的圆锥腔式接收器最适合该系统，能显著提高光学效率。影响性能的关键因素是腔体接收器表面吸收率（对光学效率影响最大）和聚光太阳光入射角（对通量均匀性影响最大）。该系统在建筑集成方面展现出良好前景，但需进一步优化，特别是增大照明区域。

研究不足

该研究基于理想光学条件下的数值模拟，忽略了实际工程误差（如菲涅尔透镜的倾斜误差、镜面误差和轮廓误差）、对准偏差及跟踪误差。菲涅尔透镜的照明区域相对较小，限制了其可扩展性。

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