多功能太陽爐光路聚集傳輸設計與實驗測量

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(福建工程學院 生態環境與城市建設學院， 福建 福州 350118)

太陽爐通過高倍聚集傳輸太陽光束獲得高溫，是一種重要的能源供給和熱工性能試驗平臺，在材料制備[1]、材料高溫性能測量[2]，太陽能熱化學反應[3-4]、以及聚光光伏發電[5]等技術領域具有重要應用前景。根據工作方式，太陽爐有直射式和反射式兩類。直射式太陽爐本質上是拋物面聚集器。反射式太陽爐由拋物面聚集器和平面

反射板組成，入射太陽光經平面反射板反射，沿平行于拋物面對稱軸方向傳輸，最后被拋物面高倍匯聚[6]。

一般來說，太陽爐裝置一旦建成，拋物面聚集器結構參數固化，系統的功率和熱平衡溫度等技術指標基本不能調節，限制了太陽爐的使用范圍[7-10]。為滿足不同的太陽能熱工技術要求，由拋物面、百葉窗和反射板組成的輸入功率可調節太陽爐得到國內外的廣泛關注。

Hernandez等[1]利用太陽爐試驗平臺，試驗測量了金屬氧化物的高溫熔融特性。Oliveira等[2]采用太陽爐試驗平臺，實驗研究了碳化鎢硬質合金的高溫熱穩定性。Gordon等[3]在太陽爐上，研究分析了聚光光伏發電特性及納米材料加工合成特性。Lee等[11]采用CCD相機實驗測量與計算模擬相結合的技術手段，測量分析了太陽爐焦平面的能流密度分布特性，但是缺少相關計算模型分析。

為降低技術成本和增加實驗操作的靈活性，本文在分析太陽光路聚集傳輸的基礎上，設計研制了一種結構簡單、低成本多功能太陽爐實驗平臺。……