论文信息：
KhaledMohamad*,P.Ferrer,Thermalperformanceanddesignparametersinvestigationofanovelcavityreceiverunitforparabolictroughconcentrator,RenewableEnergy()-.
DOI:10./j.renene..12.
研究背景
PTC(槽式集热器)技术是最早和最广泛被接受的太阳能发电和热利用的设计之一，它有望与化石燃料或其他可再生能源混合使用，具有成本效益。与真空接收器相比具有不同设计的空腔接收器是由一个不透明的套管围绕吸收管，通常取代传统装置的玻璃盖，它有一个小孔，可以让太阳辐射进入。然而，腔体的几何形状和腔体孔径的开度对接收器内部的光学效率和太阳通量分布有很大的影响，空腔的热损失由于表面发射率、质量流量、传热流体（HTF）温度和风速也具有较大的影响。因此为了减少在较高温度下工作时的辐射能损失，有必要对PTC的空腔接收单元的热性能与设计参数进行优化。
研究内容
来自威特沃特斯兰德大学的Mohamad等人提出了一种带窗口孔的金属腔套包围了内部吸收管（图1），该模拟能够提供沿长度方向的HTF温度值以及沿外罩和吸收管圆周方向的热分布。它还描述了沿长度方向的不同机构产生的能量损失，通过这些信息可以用来推断系统的效率。图1.接收器腔示意图。一个带有HMC的玻璃孔和一个具有高反射表面的腔套可以防止红外辐射逸出。
首先探究了空腔孔径大小对HTF温度和效率的影响，从图2可以观察到温度随接收器长度呈近似线性增长，然后接近停滞极限，此时能量得失相等。开孔尺寸最小的空腔滞止温度最高。温度越高，能量损失越大，在滞止温度下，效率近似为常数。图2.在四种开孔尺寸下，HTF温度、PTC效率与接收器长度的关系。
接下来固定空腔孔径的尺寸研究了腔壁红外反射率的变化对吸收管的影响。图3说明了在大约K以下时性能基本相同，但是腔壁红外反射率增加3%会导致滞止温度升高K左右。图3.三种腔壁红外反射率下，HTF温度、PTC效率与接收器长度的关系。
固定腔尺寸与腔壁红外反射率研究了应用HMC的影响，由图4可以看出，应用HMC的体系HTF能够达到更高的滞止温度。涂层腔开口的初始效率较低，但之后性能有所提高。这是因为太阳辐射到达内腔之前，在红外光谱中被HMC反射到光阑处。热镜涂层有助于减少热损失。图4.有无HMC时，HTF温度、PTC效率与接收器长度的关系。
最后比较了在吸收管上有选择性涂层的传统接收器和裸露的无涂层接收器与本文提出的带HMC的空腔接收器。图5所示，空腔接收器系统超过选择性涂层的最高温度，选择性涂层在较低温度下具有较高的效率，而较高的温度范围由空腔接收器主导。图5.不同设计下，HTF温度、PTC效率与接收器长度的关系。
结论与展望
综上所述，本文提出了一个基于空腔概念的接收器，以减少槽式太阳能集热器的热辐射损失，并将其与现有系统进行了比较。结果表明，试验与模拟结果拟合合理。在低温下，去除HMC提高了效率，因为更多来自太阳的光被允许进入接收器，但在更高的温度下，HMC系统的效率再次占据主导地位。在K左右，效率可高出5%，对于有/没有HMC的系统，孔径窗口温度非常相似。不同的设计在不同的温度条件下表现更好，这为精心设计的混合系统提供了可能性，它的性能在经济上比每种设计都要好。可以预见，一种腔型接收器可以建造的更便宜，更坚固，更少的破坏和潜在的快速现场维修。
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撰稿丨孙春磊
编辑丨刘睿一
热辐射与微纳米光子学
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吴小虎
山东高等技术研究院副教授
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