制冷剂工质裸板太阳能集热器热性能模拟

为了对裸板太阳能集热器进行热性能分析及优化设计,建立其分布参数均相流动数学模型.该模型基于直膨式太阳能热泵热水系统,利用换热管内、外换热方程和热平衡方程,对过热区和两相区按焓差均分进行划分,采用二分法以换热管长为迭代判据进行求解.通过理论计算分析集热管内制冷剂状态变化和结构参数、运行参数、环境参数对集热器集热效率的影响.模拟结果表明:两相区制冷剂干度变化近似为线性;室外环境温度升高和集热板厚度增大可显著提高集热器集热效率;太阳辐射强度、水箱水温和集热管间距增大使集热效率降低;增加集热管内径对提高集热效率作用不大.     

两种太阳能空气集热器性能比较研究

为了研究平板式太阳能空气集热器的集热效率,对不同形状吸热板的集热效率进行了动态测试.结果表明,使用穿孔吸热板的平板太阳能空气集热器的出风口温度和集热效率均明显高于使用无孔波纹吸热板的太阳能空气集热器.该集热器可增加对太阳辐射热能的吸收,加强吸热体和空气的对流换热.     

蓄能型振荡热管太阳能集热器性能研究

本文设计了一种蓄能型振荡热管太阳能集热器,将其应用在蓄能型振荡热管太阳能热泵系统中,实现太阳能分季节全天候利用,提高能源利用率.使用Gambit软件建立蓄能型振荡热管太阳能集热器的三维模型,并利用Fluent软件对蓄能型振荡热管太阳能集热器中相变材料的蓄热过程进行了模拟研究,得到不同集热器结构参数、集热器内蓄能材料、太阳辐射强度、外界换热条件等对其温度场、液化率等的影响.根据模拟结果,振荡热管间距选17 mm,真空管后增设金属反射板,集热管内采用复合相变材料,夏季利用高温相变材料蓄热直接加热热水,冬季利用低温相变材料给热泵蒸发器供热,从而提高系统整体性能.     

矩肋强化换热通道中三维湍流流动与换热特性的数值模拟

对沿流向间断性布置矩肋的新型强化换热通道在Ｒｅ＝５×１０３～５×１０４的湍流范围内采用Ｋ－ε湍流模型进行了数值计算,并与实验结果进行了比较．计算结果表明,在相同质量流量下此种强化换热通道的换热系数可以达到光滑通道换热系数的４～９倍．减小通道截面高宽比使得强化换热效果增强．     

可与建筑一体化的太阳能集热构件研究

分析了真空管集热器的特点,指出了玻璃真空管集热器很难与建筑真正一体化;研究了平板式集热器的结构和吸收面材料,通过结构设计解决了平板式太阳能集热器与建筑一体化的问题,并通过工程试验检验了设计的效果.     

考虑结垢传质时管内紊流对流换热系数的确定

从热质传递的薄膜理论出发,结合Kern和Seaton提出的渐近污垢模型,研究在紊流状态下污垢形成阶段管内的对流换热特性,得到在考虑结垢传质过程条件下管内紊流对流换热系数的计算式。研究结果表明,污垢的沉积使总的对流换热系数随时间的推移逐渐下降最后趋于一定值,与没有污垢时的情况相比,在污垢形成的初始阶段出现换热增强的现象,但此效果并不明显,且污垢对管内对流换热效果受到管径、管壁温、流速及流体入口温度等因素的影响。     

自激振荡脉冲对流换热的实验研究

将Helmhotz共振腔应用于换热器来增强换热是一种新的强化换热方法。本文作者通过实验研究了Helmhotz共振腔对换热器的换热强化效果,分析了各种参数对换热效果的影响,得到了对流换热系数及换热强化比随流速的变化规律,结果对工程设计及进一步的研究具有重要的指导意义。     

交叉缩放椭圆强化换热管内流动和传热性能的数值研究

以交叉缩放椭圆强化换热管为几何模型,对管内的传热和流动进行数值模拟,计算结果表明,过渡段流场不同于直管段,纵向涡流较大,湍流强度和湍动能都较大,过渡段强化传热效果明显好于直管段,但阻力也增加了;并且发现随着椭圆长轴与短轴之比的增加,换热增强,为交叉缩放椭圆强化换热管在换热领域的实际应用提供了理论依据.     

正弦波纹管强化换热的场协同分析

从场协同理论的角度分析流体在波纹管内流动与传热的情况,在等壁温条件,对管形按正弦规律变化的波纹管在不同周期和振幅下的换热,进行了数值模拟,分析速度场与温度梯度场的之间协同关系,讨论了其强化换热机制,证明只有在二者协同性好的情况下,才能增强其换热.     

加装采风口增强通风管路堤的降温效果

针对青藏高原多年冻土区通风管路堤,研究了加装采风口对通风管路堤降温效果的增强作用。基于路堤通风管的进风量,具体分析了加装采风口增强通风管路堤降温效果的影响因素。分析表明,加装采风口后通风管路堤的冬季降温效果显著增强;当采风口安装在竖向通风管顶端时,通风管路堤冬季降温效果随着竖向通风管高度的增加而增加。对流换热是通风管路堤通过通风管与外界空气发生热交换的重要形式,从通风管对流换热的角度考虑,采风口安装高度越高越好,但由于车辆运行会扰动路堤两侧附近的风场,采风口的安装高度最高应不超过路堤高度。     

内插热管式太阳能集热器内相变材料的蓄热/释热特性研究

提出一种蓄能型内插热管式太阳能集热器,在太阳能真空管和振荡热管蒸发段之间充灌相变材料,提高集热器的瞬时集热效率. 利用Gambit软件建立内插热管式太阳能集热器的三维模型,基于FLUENT软件的凝固/熔化模型,以癸酸(CA)为相变材料进行模拟研究,采用Boussinesq近似法对比分析了考虑浮升力前后的真空管内温度场分布、液化率、不同测点的温度曲线的变化,探究了浮升力对集热器内蓄热/释热过程换热规律的影响. 结果表明,相变材料熔化过程中浮升力起着至关重要的作用,使得真空管内顶部的升温速度快于底部. 而凝固过程中浮升力的影响可以忽略不计. 蓄热过程中集热器内相变材料在轴向上的传热方式,固态显热和相变蓄热阶段以导热为主,液态显热蓄热时以对流传热为主,而在径向上始终以导热为主.     

用于槽式太阳能电站的热管式集热器开发及传热分析

综合利用槽式聚焦型聚光镜和热管式真空管接收器的优越性,开发了一种槽式热管式太阳能集热器,给出了此新型集热器的结构设计。从光学和传热两方面考虑,建立了槽式热管式集热器集热模型,并建立了热管半壁受热的传热模型。对该集热器进行了传热分析和计算,推导出了槽式热管式集热器的集热效率计算公式,与实验室开发的CPC集热器进行了比较。结果表明,槽式热管式集热器效率远高于CPC集热器,最高可达75%,在工作流体温度上升至350℃以上时,因部分流体汽化使集热效率略微降低,仍可保持在70%左右。     

蓄能型太阳能热泵系统中复合材料蓄热过程研究

设计了一种分季节蓄能型太阳能热泵热水系统,集太阳能集热容器、相变储能容器、热管于一体,利用Fluent软件对蓄能型太阳能集热器开展了数值模拟,使用Solidification/Melting和VOF模型模拟癸酸/62#石蜡复合相变材料蓄热过程,并采用Boussinesq近似法考虑了自然对流的影响. 结果表明,在集热器内只充灌单一相变材料不能满足不同季节蓄能型热泵系统的供热水需求. 由癸酸和62#石蜡组成的复合相变材料在蓄能过程中出现了两个相变温度,分别在32.66 ℃和59.45 ℃,可以满足本系统不同季节的蓄热需求. 蓄热过程中,由于癸酸和62#石蜡本身密度差以及浮升力的影响,真空管纵向截面出现了温度分层现象. 结果可为复合相变储能材料的推广应用提供可靠的理论依据.     

热管式密闭电子设备元件散热实验研究

热管换热器是一高效热回收装置,由于其具有传热效率高、传递温降小、结构简单、易控制和本身不耗能等特点,在电子设备系统中的研究得到很大的发展.本文建立实验台来测试热管式密闭电子设备散热性能,将模拟结果与试验测量数据进行对比论证.深入分析利用热管技术来改善电子产业的散热问题,为热管技术大规模推广应用提供理论依据     

水源热泵辅助太阳能供暖

采用热管作为集热器的水源热泵式太阳能供暖系统。分析了热管式真空集热管性能,指出太阳能保证率是确定最佳集热面积的关键问题,以实际工程为例进行了经济性分析。     

热管式换热器的热力学分析

目前对热管式换热器的研究大都是基于能量守恒定律,从传热学角度研究其传热性能,从热力学能量利用角度进行的研究相当少。本文以热力学第二定律为基础,用(火用)参数对气—气、气—水组合型热管式换热器进行了(火用)优化分析。提出了冷、热流体参数的优化选择方案,并且从热力学观点研究了这种类型换热器的工作效率。此外,本文也为换热器的(火用)分析提供了一个可行的研究方法。     

膨胀石墨/石蜡定形相变蓄热太阳能集热器传热行为模拟分析

太阳能光热利用是解决能源危机及环境问题的有效途径之一.基于高导热定形相变材料的太阳能集热器可以实现集热、热量输运及储能于一体,有效实现高效太阳能光热利用.以石蜡(PA)为相变储能材料,膨胀石墨(EG)作为支撑材料及导热和光吸收添加剂,制备了兼具高效光热转换、快速热量输运和高密度能量储存的EG/PA定形相变材料用于蓄热太...     

槽式太阳能集热器传热模型及性能分析

槽式太阳能集热器一维和二维传热数学模型是一组非线性代数方程,为改进求解的稳定性和计算精度,将槽式太阳能集热器一维和二维传热模型的求解看作有约束优化问题,建立了集热器传热过程求解的有约束优化数学模型,应用MATLAB软件优化函数fmincon进行求解。分析了传热流体入口温度及太阳能辐射热流密度变化对集热器性能的影响。采用fmincon函数求解集热器传热过程,计算速度快,计算过程稳定。分析表明,传热流体温度变化对集热器效率的影响大于太阳能辐射热流密度对集热器效率的影响。     

不可逆空间太阳能动力Braysson循环的生态学优化

基于生态学优化判据对一种不可逆空间太阳能Braysson循环的性能参数进行优化计算。生态学目标函数定义为火用输出率减去火用损失率,而火用损失率等于环境温度乘以循环熵产率。空间太阳能动力系统由太阳能收集器和不可逆的Braysson循环两部分组成。该Braysson循环与高温热源的换热满足牛顿传热规律,与低温热源的换热则满足热辐射换热规律。推导出包括循环的效率、输出功率、生态学函数等在内的性能参数的具体表达式,进一步在最优生态学函数的条件下,对热机的各种性能参数进行了优化分析,获得了一些有意义的结论。