抛物面槽式太阳能集热器热力性能研究

在已有集热器传热模型的基础上,进行简化,不失模型精度以及主要影响因素均能反应的前提下,简化了模型,便于工程的计算与分析。结果表明,集热器热效率随着流体温度的升高而变小,流体温度小于300℃时,无论集热器处于何种运行工况以及何种流量,其热效率都为60~70%;当真空区域空气压力小于13 332.2 Pa时,集热器效率变化较快,大于13 332.2 Pa时,效率几乎不变;集热器效率随着太阳辐射强度的增加而变大,450~950 W/m2是集热器运行的最佳辐射区间;当风速小于5 m/s时,大气温度越高,集热器热效率越高。     

平板太阳能集热器性能研究

性能良好的太阳能集热器是太阳能供热系统关键设备之一.该文着重考察了一种低温平板太阳能集热器在青岛气候条件下的工作性能（太阳能直接供暖工况）,给出了测试期间集热器进、出口温度变化关系及瞬时集热量随时间的变化规律.     

太阳能-地源热泵系统供暖模式

目的 提出太阳能与地源热泵联合供暖和交替供暖两种运行方式,解决太阳能和地源热泵各自单独应用时存在的缺陷.方法 绘制两种供暖方式的原理图,对太阳能集热器、热泵机组和室内散热器建立数学模型;以沈阳地区为例,进行室外温度、逐时热负荷、太阳能辐射强度和热泵机组运行工况的模拟并且采用静态分析法计算两种供暖方式的经济性.结果 两种供暖方式均能稳定的运行,而且就经济性来说交替性供暖在初投资上要比联合供暖高约28.4％,但是交替供暖一个供暖期的运行费用要比联合供暖大约低22.5％.结论 将两种供暖方式的理论研究应用于实际工程中是具有可行性的,而且比较适用于热负荷大于冷负荷地区;在5个供暖期后,初投资较高的交替供暖开始显示出它的经济性;结合使用要比单独使用太阳能和地源热泵更具有节能性.     

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。     

太阳能供暖中集热器面积的优化问题

在主动式太阳能供暖中集热器面积的选择是一个十分重要的问题.为了更好地利用太阳能供暖,本文仅从经济评价的角度,建立太阳能集热器和辅助热源（电加热）联合供暖年计算费用的数学模型,寻求使年计算费用最小的集热器面积,并举出工程实例加以说明.     

太阳能集热器空气/水双循环换热特性模拟研究

太阳能集热器通过吸收太阳辐照能加热水和空气,实现太阳能的光热利用。为进一步探究集热器的 集热性能,利用 CFD 技术对水集热、空气集热、空气 - 水复合集热过程进行数值模拟,研究换热工质在不同 温度、流速条件下的集热特性。辐照度 800 W/m2 的模拟工况显示：水集热模式下,随着水流速度的增加,集 热效率不断升高,流速 0.1 m/s、入口温度 290 K 时热效率最高,可以达到 74.73%;空气集热模式下,流速 1.0 m/s、入口温度 300 K 时集热效率最佳,为 51.74%;复合集热模式下,水集热和空气集热过程存在相互制约的 关系,空气、水流速分别 0.5 m/s 、0.1 m/s,入口温度 300 K 时,综合热效率最高,达到 71.66%。从能量利用 效率角度分析,水集热模式适用于春秋两季,空气集热模式适用于冬季,空气 - 水复合集热模式适用于夏季。     

太阳能-空气源热泵的直接采暖系统

为了提高太阳能集热器运行稳定性及空气源热泵适应冬季低温环境的能力,构造一种太阳能-空气源热泵串联连接的直接采暖系统。实验测试冬季工况下,热泵压缩机的供热特性和实验房间的温度变化。结果表明:系统经过180 min的预热时间,地板表面温度达到26.2℃,室内环境温度达到22.1℃;稳定供热过程中,室内温度波动范围为0.2℃,完全满足室内冬季供暖需求;系统停机3 h,地板温度下降3.1℃,室内环境温度下降1.2℃,仍能满足人体热舒适性需求,验证了该供暖系统运行的可行性及稳定性。     

太阳能溶液集热/再生器数值模拟分析

太阳能溶液集热/再生器是太阳能溶液除湿制冷空调系统中的核心部分,通过数值模拟的方法,对空气入口温度、湿度,溶液入口温度、浓度,环境温度等因素对太阳能集热/再生器的再生效率的影响进行了数值模拟分析。结果表明:将环境温度、入口空气温度、入口溶液温度由20℃增大至40℃后,对应的再生效率分别上升了0.745%、3%、93%。提高入口溶液温度能够最大提升太阳能溶液集热/再生器的再生效率。随着通入空气的流量的增加,空气流量由0.02 kg/s增加至0.14 kg/s,再生效率增加了31%左右,而随着入口溶液浓度由0.30增加至0.38,再生效率由0.55下降至0.43,效率下降了22%。随着太阳辐射由0.5 kW/m2提升至1.5 kW/m2,再生效率由0.58下降至0.44,效率下降了24.13%。     

平板太阳能空气集热器热性能的实验研究

设计了一种太阳能空气集热器,对其热性能进行了实验研究。通过实验,分析了冬季3个典型日的集热效率和空气流量、进出口温度、太阳辐射强度间的关系。结果表明,出口温度随太阳辐射强度的增加而增加,集热效率随着空气流量的增大而增大。同时给出了太阳能空气集热器的效率方程。     

真空管太阳集热器辅助除湿空调的实验研究

参考国家标准太阳能热水系统测试方法真空管太阳集热器辅助除湿空调系统进行了测试研究,该太阳能吸附除湿空调系统将太阳能热利用技术有机的结合在一起,改善了室内空气品质,达到了安全通风的目的.实验结果表明真空管集热器对于较高温度的空气吸热效率较高,太阳能辅助除湿空调适用于广州这类夏天高温高湿的地区.     

太阳能蓄能/蒸发/集热器性能研究

提出了一种新型的太阳能蓄能/蒸发/集热器,建立了蓄能/蒸发/集热器的相变传热数学模型,得到了充灌石蜡或癸酸的蓄能/蒸发/集热器在蓄能过程中温度场和液化率随时间的变化规律.在南京地区春季典型工况下对充灌水、癸酸或石蜡作为蓄能材料的太阳能蓄能/蒸发/集热器管内温度进行了实验对比研究,结果表明充灌石蜡或癸酸等相变材料,可将白天的太阳能储存下来在夜间利用.并对充灌三种介质的蓄能/蒸发/集热器瞬时集热效率随太阳辐射的变化规律进行了研究,分别拟合得到了瞬时集热效率公式,结果表明充灌石蜡的太阳能蓄能/蒸发/集热器瞬时集热效率最高.     

污水源热泵制热模型及外在参数影响

分别建立了污水源热泵四大部件（蒸发器、压缩机、冷凝器、膨胀阀）模型,并进行耦合。采用MATLAB软件进行编程模拟,分别计算了污垢热阻、污水流量、污水进口温度变化对热泵冬季制热性能的影响。结果显示：当污垢热阻在0~1（m²·K）/kW范围内变化,系统制热量由353 kW降低到301 kW,降低了14.8%;当污水入口温度由8 ℃升高到20 ℃时,系统制热量由320 kW升高到423 kW,升高了32.1%;当污水流量由10 kg/s升到20 kg/s时,系统制热量由339 kW增加到364 kW等。过程中热泵COP在3.6~4.8范围内变化,说明污水源热泵具有较好的热性能。     

基于太阳能和LNG冷能的朗肯循环系统热力学分析

针对化石燃料燃烧时对环境造成严重污染的问题,为增加清洁能源在我国一次能源消费中所占的比例,构建了太阳能和LNG冷能联合使用的有机朗肯循环系统,通过热力学性能和㶲损分析了建立的循环系统。结果表明,当循环Ⅰ、Ⅱ的蒸发压力为2.8 MPa、蒸发温度为371 K时,系统存在最大净输出的功和热效率,其值分别为81.46 kW、20.88%;当循环Ⅰ、Ⅱ蒸发压力分别为3.0 MPa,蒸发温度为371 K时,最大㶲效率为53.43%;换热部件的㶲损最大,集热器的㶲效率较低;按90%发电效率、1元/（kW·h）电价计算,系统年均可带来超过53万元的经济效益,与相同燃煤发电量相比,可减少SO2排放量13 939 kg/a和CO2排放量462 000 kg/a,具有节能减排的效果。     

主动式太阳能供暖系统保证率定量分析

目的研究主动式太阳能供暖系统在南墙布置太阳能集热器时,布置率和蓄热水箱客积对太阳能供暖保证率的影响,从而实现太阳能的有效利用．方法以沈阳地区的某住宅为研究对象,采用DeST—h软件建立一个六层的仿真模型,对建筑全年的供暖能耗进行动态模拟,分别计算不同集热器布置率和蓄热水箱容积下的太阳能利用总量,对计算结果进行分析得到太阳能供暖保证率．结果当集热器的布置率达到80％时,太阳能保证率可达到29．56％;当集热器的布置率为30％时,太阳能保证率可达到11．03％．结论在满足建筑条件限制的情况下尽量增大集热器布置率,在满足蓄热情况下尽量选取小容积蓄热水箱,具体可以根据计算出的适宜的蓄热水箱容积选取．     

真空管太阳能空气集热系统阻力特性实验研究

通过理论分析明确了真空管太阳能空气集热系统中集热器、管道以及局部构件阻力影响因素,进而利用实验手段,研究了不同太阳辐射强度、集热工质温度,质量流量作用下,真空管太阳能空气集热器、输配管道及弯头阻力变化规律,结果表明,稳定状态下,空气集热器压降随太阳辐射强度增大呈正向增大趋势,集热器阻抗系数与压降有相似变化趋势;而管道当...     

太阳能供暖中辅助热负荷需求量分析及软件开发

目的 开发出可以供专业零基础的人使用的,可灵活计算不同地区、不同房型的太阳能供暖时添加多少辅助热负荷的计算软件.方法 利用VB编制平台,建立全国气候资料库、辐射强度和典型房间等数据库,计算建筑供热所需负荷和集热器能够提供的负荷,得出辅助热源需提供的热负荷.结果 以沈阳地区和北京地区为例,给出一年中不同太阳能强度划分区域辅助热源最大添加量的大小和时间;各区域过渡季节太阳能集热器与建筑所需热负荷的匹配情况.两区域辅助热源最大添加量均在1月,且供热辅助热源的添加主要集中在冬季;过渡季节按标准已安装的太阳能集热器基本可以提供建筑供热所需热负荷.结论 此软件计算结果与实测结果基本相符,具有可靠性;可以对不同地点、不同房型和不同的集热器进行计算,具有广泛性;采用数据库的形式,具有开放性;结果以图表的形式输出,具有直观性.     

单井石油储油罐原油太阳能加热自动控制系统

针对传统的井口输油管道原油电加热器和水套炉存在的热效率低、功耗大、不稳定、废气对环境造成污染等问题,提出了以太阳能集热器为主,热泵热水器为辅的加热控制系统.该系统采用温度采集卡实现10路温度信号及6路开关量信号的采集,利用S7-200可编程控制器对太阳能集热器和热泵进行交替控制,从而实现储油罐原油的加热控制,并基于RS-485协议及K-TP178micro触摸屏进行实时显示.由于油田油罐分布稀疏,提出了油田油罐太阳能加温网络系统的方案.经现场测试,系统的稳定性高,数据传输可靠,罐出口原油温度控制在55～60℃,采集精度保证在±0.5℃,单井的月节电量为3×104kW·h,节能效果显著.     

太阳能平板空气集热器长宽比的数值模拟研究

太阳能平板空气集热器的长宽比是影响集热效率的重要因素,研究集热器的长宽比可减少集热器的能源浪费,为提高集热器的集热效率提供理论依据。文章围绕太阳能的热利用以及太阳能平板式空气集热器的集热效率问题,基于长宽比不同的平板空气集热器,建立数学传热模型,并且采用Fluent软件分别对其出口温度以及集热效率进行模拟计算,对不同长宽比集热效率进行研究。结果表明:当流道截面风速恒定为0.24 m/s,集热器出口温度随着长宽比增加而上升,最高、最低温度分别为316.36、282.07 K;截面风速恒定时,集热效率随着长宽比增加而下降,最高、最低效率分别为47.65%、31.98%;集热器的得热量差随着集热器长宽比的增加呈现先上升后下降的趋势,最大、最小得热量差分别为47.9、28.24 W;太阳能平板空气集热器的最佳长宽比为3。     

新型折流板式双风道空气集热器数值模拟

对太阳能空气集热器进行优化设计可以有效提高集热器的集热效率,降低能源浪费。文章设计了1种新型折流板式双风道空气集热器,其上、下层各有2个进、出口,上层流道均采用新风,下层流道均采用回风,建立了集热器数值传热模型,采用Fluent软件对4种工况进行数值模拟计算。结果表明:随着进口流量的增大,集热器出口温度逐渐下降;集热效率逐渐上升,工况4的集热效率最高,为59.73%,而工况1的集热效率最低,为39.14%;新型折流板集热器比传统的平板集热器的集热效率高近20%,可以通过增加折流板长度或者穿孔型折流板改善空气流道层。     

新型双风道太阳能空气集热器的数值模拟研究

太阳能空气集热器的集热效率偏低会导致出口温度的不均匀以及能源浪费,优化空气集热器可以有效地提高集热器的集热效率,降低能耗。文章通过建立新型集热器的数学模型,采用Fluent软件对其进行模拟计算,分析了空气流速以及空气进口温度的不同对于集热器出风温度以及集热效率的影响,比较了上、下风道速率不同时的集热器效率。结果表明:当保证上、下层风道风速相同时,出风温度随着进口风速的增大而减小,双风道集热器的瞬时集热效率随着上层风速增大而增大,而随着下层风速增大而减小;双风道集热器的出口温度随着进口温度的升高而上升,集热效率随之下降。