新型无水箱相变蓄热式太阳能集热器及热性能研究

设计了一种新型无水箱相变蓄热式太阳能集热器,其主要由太阳能真空集热管、相变储热球、电加热棒和换热管道组成。实验以复合三水醋酸钠为相变材料,进行无水箱相变蓄热式太阳能集热器的热性能研究,结果表明:在总容积为34 L的集热管组中添加20%的相变储热球后,管内单位容积蓄热量增加,总蓄热量达8.2 MJ;放热过程高温段延长,放热量增加1.98 MJ,有效放热率为0.81;经夜间保温测试,集热管组温降率为1.4℃/h。     

热管式真空太阳能集热管及其应用

热管式真空太阳能集热管(简称热管式真空管或热管真空管),是金属吸热体太阳能真空集热管的一种,具备了全玻璃真空管良好的集热和保温性能,以及平板式集热器金属的良好导热性和机械强度。它以热管作为核心传热原件,具有其他类型的太阳能集热产品不可替代的优势。热管真空     

简化CPC式全真空玻璃集热管太阳能高温空气集热器的传热模型研究

对一种新型简化CPC(非追踪式复合抛物线聚光板)式全真空玻璃集热管太阳能高温空气集热系统的传热过程进行了理论分析和数值模拟计算,通过实验数据对该传热模型进行了验证分析。该系统由多个集热单元组成,每个集热单元包括一个简化CPC集热板,一根全真空玻璃集热管,在玻璃集热管内安装一个U形铜管。流动空气在各级U形铜管内被逐级加热。计算研究表明:系统空气最大出口温度可达到200℃,系统平均集热效率达到0.3以上,整个系统表现了良好的高温集热特性。同时,计算也表明当系统工质流量增加时,只要系统增加更多的集热管以增加系统总功率即可满足工质温度达到200℃的设计要求。研究提出的新型简化CPC式全真空玻璃集热管太阳能高温空气集热系统是一种有工业实用前途的太阳能集热器;研究提出的传热模型模拟效果也可以满足一般性工程计算需求。     

一种太阳能储能装置的模拟计算与实验分析

利用太阳能相变储能技术提出一种新型太阳能储能装置,并搭建该装置的实验测试台,简要分析了该装置的结构和工作原理。将太阳能集热部分与储能一体化设计,在增强换热的同时降低了储能空间,具有良好的蓄放热性能。通过相关实验表明:装置蓄热时间为307 min,储能量为10.64 MJ;将流量为2.2 L/min、温度为33.2℃的冷水充入集热器,放热时长60 min,总出热水量为132 L,放热量为8.43 MJ,整体效率为64.7%。ANSYS模拟及相关实验验证,相变储能单元内部相变材料和装置放热过程中储能单元的温度变化对蓄热一体化集热器的设计具有参考价值。     

固-固相变蓄热材料在太阳能高温空气集热系统中的应用研究

为利用太阳能获得稳定持续的高温空气工质,除了有效集热外,还需要解决因太阳辐射强度变化导致输出工质温度波动的问题。在性能优良的太阳能集热系统中采用蓄热技术是解决此问题的有效途径。根据给定的设计目标,研究将固-固相变蓄热材料季戊四醇应用到太阳能集热蓄热一体化的实验装置中。实验结果表明:按集热蓄热一体化思路设计的实验装置,集热单元能够输出最高温度超过220℃的高温空气,蓄热单元能够将高温空气的温度稳定在蓄热材料的相变温度附近。并且随着蓄热管级数的增加,空气出口温度稳定的时间就越长,为利用太阳能获得稳定持续的高温热媒工质奠定了基础。     

波纹式全玻璃真空管太阳能热水器的性能特性

波纹式全玻璃真空管是一种用于太阳能热水器的新型真空集热管,对比普通式全玻璃真空管,研究两种不同的真空集热管太阳能热水器的性能,以及不同放置方向对其效率的影响。结果表明:波纹式全玻璃真空管太阳能热水器在东西方向放置时效率可达48.6%,南北放置时效率可达55.6%;其集热性能优于普通式全玻璃真空管太阳能热水器,热效率高出5.2%~8.1%;在相同条件下,无论是普通式还是波纹式全玻璃真空管太阳能热水器,南北方向放置时的集热性能优于东西方向放置,热效率均高出5.8%~7.2%。     

利用同心套管的简化CPC式中高温真空管太阳能集热系统设计与实验研究

通过实验研究了一种利用简化复合抛物面聚光器(compound parabolic concentrato,CPC),全玻璃真空集热管和同心套管组成的太阳能中高温空气集热设备,可以满足工业过程对150℃至200℃的中高温度空气需求。该太阳能空气集热系统由8级集热单元串联而成。各单元都包括一个简化式CPC、一个双层玻璃真空管和一根铜套管。套管被安装在玻璃管内,空气在套管内逐级加热。对各种天气条件和流动参数对集热系统出口空气温度、系统功率和集热效率的影响进行了分析和试验研究。结果表明,整个系统具有良好的中高温集热性能。即使出口空气温度达到210℃,系统平均集热效率仍然达到20%;秋天晴天系统出口空气温度可达210℃,秋季阴雨天也可达168℃。试验结果确认这种简化CPC式全真空玻璃集热管和套管的组合装置是一种有工业实用前途的太阳能高温空气集热器。     

基于太阳能利用的相变蓄热水箱结构优化

为解决因太阳能的不稳定性等因素导致的太阳能蓄热水箱储热/放热能力的不保证性问题,提出采用中低温有机相变材料58号石蜡作为相变蓄热材料的圆台式太阳能相变蓄热水箱。采用计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)数值模拟的计算方法,在保证总蓄水体积(以100 L为例)不变的情况下,对水箱中不同内胆倾斜角度分别为75°、80°、85°、90°、95°、100°、105°的放热过程进行数值模拟,综合对比和分析水箱放热性能模拟结果,得到当倾斜角度为105°时的相变蓄热构件放热性能最佳,可为太阳能相变蓄热水箱的结构优化设计提供理论依据。     

相变蓄热式集热器蓄放热数值与实验分析

对一种相变蓄热式太阳集热器的蓄放热过程进行CFD软件数值模拟和实验测试。该集热器由全玻璃真空集热管、相变蓄热单元和U型换热器组成。选用相变温度在330~400 K的3种适合于太阳集热器的复合相变材料石蜡、Ba(OH)_2·8H_2O和赤藻糖醇,在蓄热式集热器中进行蓄放热性能测试。研究表明,填充Ba(OH)_2·8H_2O的蓄热式集热器在总蓄热量、材料内部温度均匀性等蓄放热方面性能优越。实验结果对蓄热式集热器的设计具有参考价值。     

多级相变太阳能通风吊顶蓄放热特性研究

提出一种基于太阳能热风供暖系统的多级相变通风吊顶新型供暖末端。建立多级相变太阳能通风吊顶传热数值模型,对比研究了单级、两级和三级相变太阳能通风吊顶的蓄放热特性,分析相变材料的长度配比、空气流速对供暖末端蓄放热性能的影响规律。研究结果表明,与采用单一相变材料的通风吊顶相比,多级相变太阳能通风吊顶在蓄放热过程中出口平均温度差异更小。相变蓄热级数为3时,通风吊顶的蓄、放热效率及相变材料利用率改善最大,分别为6.5%、7.9%和25.1%,各级相变材料长度的配比为1∶1∶1时,蓄、放热效率及相变材料利用率最佳,分别为51.0%、88.7%和93.9%。空气流速不宜大于1.6 m/s,在保证供暖效果的前提下可适当减小空气流速。     

多通道平行流扁管-紧凑式翅片相变蓄热器蓄/放热性能

工业余热浪费严重、利用率较低且实际应用过程中受到时间和空间的限制,需要高效蓄热技术和装置来解决此类问题。提出一种将多通道平行流扁管与紧凑式翅片相结合的新型相变蓄热器,以水为载热流体,月桂酸为相变材料。实验研究了载热流体注入方式、流量、入口温度对蓄热器蓄/放热性能的影响,并分析小温差下蓄热器的传热特性。结果显示,该蓄热器相变材料填充率为82.5%,紧凑式翅片的采用极大强化了相变材料侧换热过程,蓄/放热性能优良。当载热流体入口温度分别为45℃和41℃时,相变材料约在270 min和75 min完成相变,最小蓄/放热温差可达2℃,最小温差时的平均蓄热比功率为25.18 W/kg,平均取热比功率为20.23 W/kg。     

开放式热管中温太阳能空气集热装置的试验研究

设计一种使用简化CPC(非追踪式复合抛物线聚光板)集热板和新型开放式热管组合的全真空玻璃集热管中温太阳能空气集热装置。每个集热单元包括一个简化CPC集热板,一根全真空玻璃集热管,在玻璃集热管内安装一个铜管和外部的一个蒸汽包连接构成一个开放式热管结构。蒸汽包内安装螺旋换热管加热通过换热管的流动空气工质。分别使用水和CuO纳米流体作为热管工质,以空气作为集热工质,对热管式中温空气集热器的传热特性进行了实验研究。分析了不同工作压力、不同工质及纳米流体质量分数对热管集热传热特性的影响,详细比较了热管水工质和纳米流体工质在集热传热性能上的优劣。试验结果表明:本系统只使用2根玻璃集热管构成集热器,空气最大出口温度在夏天可达到200℃,在冬天可接近160℃,系统平均集热效率达到0.4以上,整个系统表现了良好的中温集热特性。以纳米流体为工质的热管热阻比以水为工质时平均降低了20%左右     

中高温直通式真空太阳集热管的研制与应用

中高温直通式真空太阳集热管（简称直通式真空管）是由北京桑达太阳能技术有限公司最新研制的一种新型太阳能集热元件。它完全采用桑达公司自有的知识产权和技术,材料和零部件完全来自国内。该管子在太阳能聚光集热系统上使用时,管内导热工质可以达到350℃,管子可以承受3MPa的压力。该管型的研制目前处于国内领先水平,产品性能接近国外同类产品,采用直通式真空管的太阳能集热器可以用于太阳能空调、太阳能工业加热、太阳能热发电等中高温系统,大大拓宽了太阳能热利用的应用领域。     

真空集热型太阳能固体吸附式制冷的理论研究

为提高太阳能吸附制冷系统的集热性能。提出了采用真空集热管式吸附床的太阳能固体吸附制冷系统,并对选择吸收式和直接吸热式的真空集热制冷系统分别进行了理论分析与计算模拟。这两种系统均具有较高的制冷性能,前者宜以沸石-水为制冷工质对,而后者则宜采用活性碳-甲醇工质对。分析了工作参数对这两种真空集热型制冷系统的影响,并对系统结构进行了优化研究。     

中高温直通式真空太阳集热管的研制与应用

中高温直通式真空太阳集热管(简称直通式真空管)是由北京桑达太阳能技术有限公司最新研制的一种新型太阳能集热元件.它完全采用桑达公司自有的知识产权和技术,材料和零部件完全来自国内.该管子在太阳能聚光集热系统上使用时,管内导热工质可以达到350℃,管子可以承受3MPa的压力.该管型的研制目前处于国内领先水平,产品性能接近国外同类产品,采用直通式真空管的太阳能集热器可以用于太阳能空调、太阳能工业加热、太阳能热发电等中高温系统,大大拓宽了太阳能热利用的应用领域.     

玻璃真空集热管相变储能单元特性实验测试

以改性石蜡为相变储能材料,翅片热管为强化传热元件,开发设计以集热、储热和散热集成为一体的新型玻璃真空集热管相变储能单元装置。通过实验研究,测试不同太阳辐射强度、环境温度和释热对流风速条件下储能单元的储热和释热性能。研究结果表明,储能单元储热速率随太阳平均辐射强度的增大而显著提高,而太阳能热利用效率随太阳平均辐射强度的增大呈降低趋势;较高释热风速和较低环境温度有利于提高储能单元的释热性能。在环境温度为18℃和对流风速为6.0 m/s的条件下,储能单元的释热量、释热速率分别可达1056 kJ和72 W,释热效率可达93.37%。     

辐射遮热板对高温真空集热管热损的影响研究

辐射散热是槽式太阳能真空集热管热损失的主要途径,为降低真空集热管高温运行中传热热损,该文提出一种内置遮热板的新型高温集热管结构,基于辐照换热的光谱分布参数模型,对不同环境条件下有、无遮热板的真空集热管热损失进行性能模拟和比较分析。结果表明,设定环境温度15℃、风速2.5 m/s、太阳辐照800 W/m~2时,集热温度低于临界温度285℃时,遮热板会增大集热管辐射热损;当高于临界温度时,遮热板会减少集热管辐射热损。当集热温度分别为300、400、500、600℃时,集热管新结构会分别减少热损6.1%、18.0%、23.4%、25.8%。     

结合太阳能空气集热器的定形相变蓄能地板采暖系统实验研究

提出了一种与太阳能空气集热器结合的定形相变蓄能地板采暖系统充分利用太阳能.白天,由太阳能空气集热器加热后的热空气通过保温管道输送到相变地板夹层,相变材料(PCM)蓄热;夜间,房间的冷空气进入相变地板夹层,被加热后送入房间,相变材料放热.可行性实验研究表明,此采暖系统安全可靠,能显著提高窒内温度,房间各处受热均匀,热舒适性较好,有一定的应用前景.     

一种新型复合相变蓄热材料的制备与表征

相变蓄热材料是太阳能高效利用的基础与关键。文章选用54%KNO_3-46%NaNO_3作为太阳能高温热电站的蓄热材料,并选用膨胀石墨作为添加剂,分别制备了膨胀石墨(EG)质量分数为1%和2%的新型太阳能复合相变蓄热材料KNO_3-NaNO_3/EG。然后利用同步热分析仪(SDT-Q600)测量上述蓄热材料的相变温度、潜热,利用扫描电子显微镜(SEM)观测上述蓄热材料的微观结构。分析结果表明:太阳能复合相变蓄热材料KNO_3-NaNO_3/EG的相变温度为224.28℃,相变潜热为105.8 J/g;添加膨胀石墨能够明显地增强蓄热材料的导热性能,石墨对蓄热材料的熔点影响较小。     

遮阳板式太阳能相变集热器的实验研究

研制了遮阳板与集热器一体化的新型太阳能相变集热器,通过搭建的实验测试平台对其集热性能及隔热特性进行了实验测试。该建筑构件具备遮阳隔热及太阳能集热功能,为在建筑中高效利用太阳能,实现太阳能与建筑一体化提供一种新的工程应用模式。通过实验测试,对该集热器在不同工况下的集热性能、隔热特性及其影响因素进行了系统分析研究,提出了该集热器的累积集热量、集热效率、隔热特性等性能评价指标。测试结果表明,遮阳板式太阳能相变集热器的平均集热效率可达12.3%,隔热效果优于普通遮阳板。