大学生创新训练计划.ppt
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1、大学生创新训练计划,车辆也能源学院 热能与动力工程1班 刘冲,项目资料,项目名称: 基于“陈氏”理论的家用太阳能热电系统的研究,项目负责人: 刘冲,指导老师:关雪梅,项目起止时间: 2013年9月至2014年10月,项目负责人:刘冲 项目成员:刘晖 热能与动力工程1班 霍明来 热能与动力工程1班,项目成员,立项背景,对于现在已有的太阳热电系统,所竭力“推崇”的三种技术路线,“槽式”、“塔式”和“碟式”,均有严重弱点,均有大幅度改进的余地。其中,槽式电站聚光比较低,余弦损失较大,热交换损失也较大,吸热管的温度较低,系统的综合效率也较低;而“塔式”或“碟式”的结构特别复杂,技术要求也高,大规模产业
2、化有很大困难。,这样的情况下,英国剑桥大学和美国加州理工学院任高级研究员的陈应天博士提出了一种利用行与列的运动来代替点的二维运动的新的数学控制模式,这样由子镜组成的光学矩阵镜面的控制可以由几何级数大大减少为代数级数。为了将其优点在太阳能聚光应用上充分发挥出来,他打破了传统的采用方位角-仰角的太阳跟踪方法,在世界上第一个提出了采用自旋-仰角的跟踪公式。世界最权威的太阳能刊物Solar Engineering围绕这一新的聚光跟踪理论从2001年起连续发表了他的8篇论文,在国际上引起了巨大影响。经国际太阳能权威机构进行严格地分析比较后证明,根据新的聚光和跟踪理论推导出的新的聚光曲面和跟踪方法(国际上
3、现称为“陈的曲面”和“陈的跟踪方法”),比传统的聚光跟踪方法更能有效的接受太阳能。,内容简介,基于这种“陈氏”理论,我们对其进行了一系列的改造,将小规模的太阳能热力发电系统应用到家庭中,并与传统的小型家用太阳灶进行一体化,可提供包括空调、采暖、风扇、电视、炊事、电脑、洗澡等在内全部用电、用热能、用蒸汽和热水,满足家庭日常使用。 建立在理论突破基础上的新型定日镜技术具有以下三大优点:新的高次曲面比传统几何镜面(球面或抛物面等)的聚光倍数提高几倍甚至十几倍即使在入射角变化的情况下,新的高次曲面也能够有效地消除太阳光斑的象差,从而使聚光的倍数大大增加,并第一次实现了聚光与跟踪同时进行的设计模式。,基
4、础理论的突破往往带来重大的技术革新。新的聚光和跟踪理论为太阳能的高效经济利用开辟了一条全新的途径。各种更廉价、更高效的太阳能聚光接收器正在被陆续开发出来。理论突破的巨大威力已经得到实践的成功检验。,执行过程,第一阶段:准备阶段(2013.10-2014.02) 查阅相关的资料,对立项项目进行初步研究,对项目研究方向进行进一步探索,并确立项目的研究方案。 第二阶段:实施阶段(2014.03-2014.08) 根据项目实施方案及相关理论计算,记录有关数据进行分析。 分析该系统设计所需要考虑的因素,其中包括:1、基于“陈氏”理论的定日镜的直径大小? 2、输光光纤和输水管道的材料的选取? 3、太阳能家
5、电系统在哪里使用,该地的日光辐射情况如何? 4、系统的负荷功率为多大?,5、系统的输出电压是多少? 6、系统每天工作多少小时? 7、斯特林发电机的发电量及蓄电池的容量? 8、光纤的长度及布置情况? 9、光纤耦合端与斯特林机之间的转换,以及与直接加热水的太阳能热水器之间的转换? 10、光纤导出端再生热的热利用设计?等等。 第三阶段:总结分析阶段(2014.08-2014.10) 进行最后的分析并定型,完善理论分析研究报告,填写结题表、撰写研究论文和总结报告、参加结题答辩等。,完成情况,利用聚光板收集太阳能供给家庭供暖和供电。 我们基本按着计划进行,通过计算也得到了一些数据和结论,由于,项目经费和
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