气流颗粒在日光温室集热过程中的光谱特性及传热机理研究

At present, the biggest obstacle to the application of solar heating technology in greenhouses is low efficiency and structural separation, which is not easy for integrated management. In order to solve such problems, this project proposes to introduce particle in air stream into the transparent film interlayer on the surface of greenhouses, it can collect part of the solar energy, and integrate the design with facility agriculture technology to form a compatible solar thermal agriculture-light agriculture compound system. Specifically, manual adjustment of the heat collection and indoor illumination is achieved by adjusting light (light spectrum and intensity) and gas temperature by dynamic particles. Then through the method of adsorbing particles on the inner wall surface, the heat of the system can be controlled by active heat storage-release. The focus will be on the interaction between the light beam, the particles and the heat carrier gas, and a control model will be established for the light-thermal conversion process of long span two phase flow with air flow parameters. The variation characteristics of indoor scattered light environment under the regulation of particle flow and the change law of the spectral ratio of plant canopy red blue and infrared light over time were obtained by the research. It is necessary to explore the best combination mode and matching relationship between solar particle heat collection and facility agriculture systems, obtain the optimal proportion of agricultural optical complementary, and build the economic operation mode of the system.

目前太阳能集热技术在温室中的最大应用障碍在于效率偏低且结构分离，不易于整体化管理。为解决此类问题，本项目提出在温室大棚表面的透明薄膜夹层中通入气流颗粒，对部分太阳能进行收集，并与设施农业技术进行一体化设计，构成兼容相济的太阳能热农-光农复合系统。具体是通过动态颗粒调控光线（光谱与光强）与气体温度，实现对集热量和室内光照度的人工调节。再通过内壁面吸附颗粒的方式，对系统的热量进行蓄放热调控。将重点研究光束、颗粒与载热气体三者之间的相互作用关系，建立大跨度两相流光热转化过程随气流参数变化的控制模型。研究得到颗粒流调控作用下，室内散射光环境的变化特性，得到植物冠层红蓝光与红外光的光谱配比随时间的变化规律。探索太阳能颗粒集热与设施农业系统的最佳结合模式与匹配关系，获得农光互补利用的最佳比例，构建系统的经济运行模式。

日光温室自身就是一个利用太阳能的设施，但温室太阳能的光热技术研发仍存在着较大的发展空间。主要面临集热效率偏低、保温不足、室内光照不均匀的问题。所以通过颗粒和载热流体对太阳辐射选择性吸收，对不同波长的光进行分频利用，有一定的现实意义。本项目研究温室中两相流集热方式的辐射传热机理，及其对温室的光热耦合特性；在应用方面将进一步改善温室内光温调控机制，从而为提高设施内热能利用率提供理论依据。.为提高太阳能全光谱利用效率，测试了气流颗粒集热技术对室内光环境的影响和集热性能。添加10%体积分数、直径为1.2 mm粒径颗粒，颗粒流风速7 m/s，在中空结构下表面贴分光膜的情况下，气体颗粒能能吸收被分光膜反射的89.3%的800-1500 nm波段内的光谱能量，而透过的300-800 nm波段内的光的植物生长因子为26.1%，高于最低值24.8%，满足植物正常生长。系统运行1小时，颗粒流的温度从26.3℃升至63.9℃，系统的集热效率约40%。.参照温室不同南坡面结构方程，对外表面为圆形、椭圆形和抛物线形的三种类型的曲面菲涅尔透镜进行了光学分析。在已经确定菲涅尔透镜尺寸参数的前提下，利用光学仿真过程，分析其在聚光效率、跟踪误差及入射光轴向倾斜角对接收效率影响等方面的优劣，综合考虑多种因素确定采用圆形的菲涅尔透镜聚光器。.在日光温室南坡内侧的非种植区域，分别以砷化嫁高聚光电池和直流式真空管做为接收器，在实际天气下对中午时段透射式菲涅尔聚光PV/T和全天集热直散分离两个子系统进行试验研究，分别测试了接收器的温度分布、系统电能和热能的输出特性，以及热电利用效率。结果表明，聚光PV/T系统中午时段的发电效率最大可达18%，冷却水最大集热效率约为45%。中午(11:00-13:00)期间，最大热电总效率可达55%。采用自动跟踪的全天集热系统中，正午时段内的最大集热效率可达到45%。试验区植物冠层的全天光照度比非试验区减小约10%-40%。

内容获取失败，请点击重试