弯曲菲涅耳透镜加热器的射线光学和传热分析用于海水淡化系统

L. M. Almara1
1北德克萨斯大学,美国德克萨斯州登顿
出版于2020

可以使用太阳能将海水转化为淡水。这是一种容易,合适且绿色的解决方案方法,可以获取热量的热量。通过使用菲涅耳透镜,可以将阳光热通量集中到一个小焦点区域。当焦点区域正确地定位到蒸发室时,从太阳获得的热量可以显着提高温度,从而蒸发水,从而分离盐。可以将这种水蒸汽凝结以生产淡水以供人类食用。该项目是关于开发高效且可移植的太阳能技术脱盐以获取饮用水的。加热器系统具有内部核心,可以充当腔室的能源供应商。核心的设计和大小取决于它可以将热量传输和分布到腔室的热量,在该腔室中,热量均匀分布是一个重要方面。直径为70厘米的弯曲PMMA菲涅耳透镜来加热热水器的芯。从传入的阳光中浓缩热量的接收器焦平面的直径为10 cm。整个系统设置为在环境温度下工作。 From the Material Library copper was selected for the receiver, core and chamber and PMMA for the lens. The rod has of 52 cm height.

为了分析和测试该项目,使用了使用COMSOLMultiphysics®的模拟。将零件绘制为comsol®,并将菲涅耳镜头导入为STL文件。接收器的表面和镜头都使用了极高的免费四面体网状尺寸。从固体界面,流体流和传热模块中应用热传递,可以模拟系统中的热传播和分布。为每个部分定义了不同的热通量。使用高斯脉冲函数来模拟接收器上的日光。使用射线光学模块,使用几何光学接口,可以控制射线轨迹。还设置了作为照明表面,墙壁和射线终止的特征。所用的研究是时间依赖性(4 HS)和射线追踪。

当前的结果是,所获得的最高和最低温度分别为1092 K和612 K。高斯功能值为1.8E-5。
该项目将继续模拟使用双向耦合的射线跟踪,停止分析,绘制点图,以显示射线与表面和电磁波束信封界面的射线相交点。此外,将对扁平领位透镜进行相同的分析。