太陽能集熱器光線路徑追蹤與溫度分析之研究

Abstract

再生能源一直是全球關注的重要議題，台灣處於亞熱帶地區，相當適合太陽能產業的發展，本研究以聚光型太陽能集熱器作為研究對象，其中又以碟型集熱器產生效率為最高。本文研究聚焦後的太陽能量對於集熱器的影響，並且考慮集熱器材料的耐熱溫度集工作流體的出口溫度設計適當碟盤尺寸。首先利用光線模擬軟體TracePro模擬太陽能量照射在拋物線碟型反射鏡反射至集熱器的腔型內將能量吸收，設計三種不同的表面熱吸收性質，模擬方槽及圓槽集熱器其腔型內的熱通量分佈，並比較所吸收的總通量，模擬結果顯示方槽及圓槽集熱器所吸收的總通量差不多，其光學性質以集熱器腔內之頂面及側壁加裝光子晶體或增加吸收率之塗層，所吸收的總通量為最多。 本文以不銹鋼作為集熱器的材料，將所設計的三種不同的集熱器腔型，其光線模擬腔內熱通量之結果，匯入ANSYS CFX進行溫度分析，並在集熱器腔內之不同平面，使用高或低之吸收率。其結果顯示，在集熱器腔內之頂面為高熱吸收率時，其光學性質所造成集熱器溫度分佈較均勻，最高溫與最低溫之溫差較小。圓槽及方槽腔型集熱器溫度分析結果差異性不大，所以之後的分析選用加工較容易之圓槽集熱器。 其次研究圓槽集熱器所?放位置及腔型深度來增加通量收集率，目的為縮小碟型反射鏡的大小，並使工作流體的出口溫度達到熱機的操作溫度。其結果顯示將集熱器?放在距拋物線碟型反射鏡頂點f+0 4D(f:拋物線碟型反射鏡焦點位置；D:腔型開口寬度)；腔型深度為1 2倍的開口寬度，通量收集率最佳。

Date of Award	2016 Jul 15
Original language	Chinese
Supervisor	Wen-Bin Young (Supervisor)