非成像太阳能聚光原理与应用

主要符号表
第1章 绪论 1
1.1 能源及其现状 1
1.1.1 能源概念及分类 1
1.1.2 能源现状及计量方式 3
1.2 太阳能资源 4
1.2.1 太阳能资源概念及特点 4
1.2.2 太阳能资源分布 6
1.3 太阳能发展与利用 7
1.3.1 太阳能发展历程 7
1.3.2 太阳能利用现状 9
1.4 本书主要内容与特点 14
第2章 太阳辐射理论 16
2.1 太阳与地球 16
2.1.1 太阳结构 16
2.1.2 日地月之间的运动关系 17
2.1.3 地球绕日公转 18
2.2 太阳辐射 27
2.2.1 太阳常数及辐射光谱 27
2.2.2 太阳辐射和角度及应用 29
2.2.3 大气层外太阳辐射 46
2.3 水平地面的太阳辐射量 48
2.3.1 大气层对太阳辐射的影响 48
2.3.2 标准晴空模型水平面辐射量计算 50
2.3.3 太阳辐射量直散分离计算方法 52
2.4 光口平面太阳辐射量 56
2.4.1 太阳光线在光口平面的入射角 56
2.4.2 光口平面的辐射量 60
2.5 集热器最佳倾角和方位角 72
2.5.1 集热器放置原则 72
2.5.2 集热器倾角和方位角 72
2.6 被遮蔽的太阳辐射 74
2.6.1 建筑物对太阳辐射的遮挡 74
2.6.2 太阳能集热器阵列间的遮挡 74
2.6.3 南立面遮阳窗 77
2.7 太阳辐射量的测量 78
2.7.1 直射辐射的测量 78
2.7.2 总辐射和散射辐射的测量 78
2.7.3 日照时数的测量 79
2.8 本章拓展 79
2.8.1 椭圆方程及轨道方程 79
2.8.2 日地距离变化规律 81
2.8.3 昼长与日出日落时间 84
第3章 太阳能利用基础光学 94
3.1 费马原理 94
3.1.1 光学基本概念 94
3.1.2 费马原理及变分方程 96
3.2 几何光学基本定律 96
3.2.1 光的直线传播 96
3.2.2 光的表面反射 97
3.2.3 光的折射 98
3.3 菲涅耳公式 99
3.3.1 反射与透射振幅 99
3.3.2 反射率和透射率 101
3.4 光的吸收与透射 101
3.4.1 反射引起的透射率 101
3.4.2 吸收引起的透射率 106
第4章 非成像太阳能聚光理论 108
4.1 非成像太阳能光学基本原理 108
4.1.1 非成像光学概念及研究内容 108
4.1.2 非成像光学基本原理 108
4.2 板形吸收体标准CPC 109
4.2.1 上平板形吸收体CPC 109
4.2.2 下平板形吸收体CPC 117
4.2.3 竖板形吸收体CPC 118
4.2.4 三角形吸收体CPC 119
4.2.5 板形标准CPC基本特性 120
4.3 圆形吸收体标准CPC 125
4.3.1 圆形吸收体CPC面形 125
4.3.2 圆形吸收体CPC基本特性 139
4.4 标准CPC的几何画法 144
4.4.1 标准CPC画法原理 144
4.4.2 标准CPC面形几何画法 145
4.5 新型结构的CPC 148
4.5.1 CPAC 148
4.5.2 组合型CPC 186
4.6 本章拓展 187
4.6.1 理想聚光器 187
4.6.2 圆形吸收体CPC弧长 188
4.6.3 智能算法构建CPAC面形 189
第5章 传热学基础 203
5.1 导热传热 203
5.1.1 基本概念 203
5.1.2 傅里叶定律与导热传热 205
5.1.3 导热过程单值条件 211
5.1.4 导热问题求解 212
5.1.5 传热热阻 212
5.2 对流传热 213
5.2.1 对流传热概述 213
5.2.2 对流传热微分方程 214
5.3 辐射传热 216
5.3.1 热辐射的本质 216
5.3.2 热辐射基本定律 217
5.3.3 辐射传热计算 219
5.4 本章拓展 227
5.4.1 方向向量与梯度 227
5.4.2 柱坐标系的梯度 228
5.4.3 球坐标系的梯度 229
5.4.4 斯特藩­玻尔兹曼定律与普朗克定律 229
第6章 太阳能系统自动控制基础 233
6.1 单片机概述 233
6.1.1 单片机基本概念 233
6.1.2 单片机主要特点 233
6.1.3 单片机发展及种类 234
6.1.4 单片机等级 236
6.1.5 STM32单片机 236
6.2 太阳能系统常见物理量测量 239
6.2.1 辐照度的测量 239
6.2.2 温度的测量 248
6.3 PID算法及温度控制 262
6.3.1 PID算法原理 262
6.3.2 PID算法用于温度控制 265
第7章 太阳能光伏发电 275
7.1 光伏发电简介 275
7.1.1 太阳能电池 275
7.1.2 光伏发电发展 275
7.2 光伏发电的优缺点 277
7.2.1 光伏发电的优点 277
7.2.2 光伏发电的缺点 278
7.3 太阳能电池的分类 279
7.3.1 按基体材料分类 279
7.3.2 按电池结构分类 281
7.3.3 按电池表面能流分类 281
7.3.4 按电池用途分类 281
7.4 太阳能电池的结构及工作原理 282
7.4.1 太阳能电池的基本结构 282
7.4.2 太阳能电池的工作原理 282
7.5 太阳能电池制造工艺 284
7.5.1 选择硅片 284
7.5.2 硅片的表面处理 285
7.5.3 扩散制结 286
7.5.4 刻蚀去边 286
7.5.5 制作减反射膜 286
7.5.6 上下电极 287
7.5.7 电池测量 287
7.6 太阳能电池组件 287
7.6.1 太阳能电池组件的基本特性 287
7.6.2 太阳能电池组件的结构及分类 288
7.6.3 太阳能电池组件的封装工艺 288
7.7 太阳能光伏发电系统 289
7.7.1 太阳能光伏发电系统结构 289
7.7.2 太阳能光伏发电系统分类 291
7.7.3 太阳能光伏发电应用 291
7.7.4 太阳能光伏发电系统设计 292
第8章 非成像太阳能应用系统 294
8.1 非成像光学与CPC 294
8.1.1 非成像光学起源 294
8.1.2 CPC应用 294
8.2 非成像CPC的应用 295
8.2.1 真空管耦合CPC 295
8.2.2 嵌入式CPC集热系统 296
8.2.3 组合型CPC集热系统 300
主要参考文献 311
附录A 昆明地区典型气象年的核心数据 319
附录B 部分常用热电偶参考分度值 329
附录C PT100和PT1000热电阻参考分度值 344
附录D 部分常用半导体热敏电阻参考分度值 351