题目：高效面—体换热的结构设计与研究

       太阳能集热器是太阳能热利用系统的核心部件，将太阳能转化为热能，通过聚光镜（分为塔式、槽式、碟式）将照射在地球上低密度的太阳光聚焦成高密度的能量，通过接收器接收聚焦的太阳能加热工质或直接驱动热机做功发电。在三种聚光集热系统中，碟式系统因具有较高的光学效率、较低的跟踪误差，配合高效率的斯特林发动机而有最高的发电效率，而成为太阳能光热发电技术中的关键研究方向之一。然而太阳能作为一次能源输入，不能满足一天24小时的连续供应，该问题目前较好的解决方案是光气互补系统。在阳光不足时，燃烧天然气驱动热机做功发电；在阳光充足时，采用聚焦太阳能对系统工质—空气进行加热，然后高温空气驱动热机做功发电。但空气对热辐射来说可以看成是透明介质，汇聚的太阳能不能被空气直接吸收，需要中间换热物体。因此，如何在太阳能聚焦的有限的“体空间”内，布置足够多的吸热-换热面，将太阳的辐射能量转化为空气的高温（大于1000K）热能，实现大功率、低流阻的高效换热，是直接关系光气互补太阳能热力发电系统发展的关键问题和技术难点，也是本论文解决的主要问题。

       本论文通过研究聚光规律，设计出一种依据光线走向的面-体换热结构—渐缩管束式接收器，该结构能够均匀地深入地接收聚焦的高密度太阳辐照，并且这种渐缩管束式接收器的结构单元即为渐缩管，简单且易于加工。论文通过能量平衡分析对该接收器的性能进行了详细研究，并以12.6m碟式聚光集热系统为例，计算出最优化面—体换热结构尺寸。结果表明，该接收器能够将空气工质从1033K加热至1340K，实现60kW换热量，换热效率达80%。 同时，论文对其接收能量分布及工质流动分布情况也进行了相应光线追踪模拟和CFD模拟。模拟结果表明，该渐缩管束式面—体换热结构能够均匀接收聚焦的太阳辐照，同时实现工质均匀稳定流动。