L型翅片式太阳能平板双效集热器集热性能数值模拟研究

为提高太阳能双效集热器的集热效率,本文对传统平板式太阳能双效集热器和L型翅片式集热器进行数值模拟,对比分析空气集热模式和空气-水复合集热模式的传热特性,并研究空气和水的流量以及翅片高度对L型翅片式双效集热器瞬时集热效率的影响。结果表明:当空气质量流量为0. 016kg/s,水质量流量为0. 018 kg/s时,L型翅片式双效集热器集热效率比传统平板式集热效率提高了9%;集热器中水瞬时集热效率和空气的瞬时集热效率存在相互制约的关系,但随着空气质量流量或者水质量流量的增加,集热器瞬时效率均有所提高;增加翅片高度可以有效的提高集热器的集热效率。     

直通式真空管太阳能空气集热器的实验研究

研究了一种新型的直通式多根真空管空气集热器装置,包括直通式(两端开口)真空集热管和上下分集管。直通式真空管太阳能空气集热器安装在南墙的外面,室内空气进入集热器,加热后送回房间,实现了太阳能供暖,不需要风机或者水泵,简单可靠。搭建了试验台并测试了冬季供暖时的热性能。通过实验得出,该装置集热效率最高的点出现在14:00,集热效率为51%,其集热效率最低的点出现在16:00,集热效率为46%,全天的总效率为36.3%,具有较高的热效率。     

半固定式太阳能集热器角度研究

以提高冬季太阳能利用效率为目标,提出了一种半固定式集热器的设置方法,提高了集热器冬季的集热能力.以大庆地区为例,通过计算,给出了适合大庆地区的半固定式集热器最佳倾角.对比分析半固定与固定式集热器的集热效率.结果表明,采用可调节半固定式集热器集热效率将提高8.3%,每年每平方米集热器可多集热410.46MJ.     

多孔盖板型太阳能平板空气集热器热性能模拟

建立多孔盖板型太阳能平板空气集热器的数值计算模型,利用已有实验数据验证模型的准确性。基于该数值模型研究单位面积系统风量、太阳辐射照度和集热层吸收率对集热器热性能的影响。结果表明,多孔盖板型太阳能平板空气集热器的热性能较普通平板集热器有明显改善。系统风量增大,集热效率相应地增大,而空气通过集热器的压力降也会迅速增大,从而造成系统风机耗电量增加,所以应综合考虑系统的热性能和风机耗电量,合理选择系统风量。空气温升随太阳辐射照度增大而升高,并且接近线性增长,集热效率随着辐射照度增大呈缓慢下降趋势。集热效率随着集热层吸收率增大而显著增大,且接近线性增长。     

银川地区太阳能地板辐射供暖性能测试分析

针对银川地区冬季常规供暖方式造成的能源消耗量大和环境污染问题,设计搭建了太阳能低温地板辐射供暖系统。通过测试供暖期实验日室内外空气温度、太阳辐射照度、集热介质进出口温度等参数,分析了太阳能供热量、集热器集热效率、供暖节能率,探讨了太阳能地板辐射供暖在银川地区应用的可行性。测试数据表明:太阳能地板辐射供暖全天可维持室内平均温度高于室外平均温度12℃;集热系统运行时间为10:30—16:30,太阳能集热效率可达60%以上;日太阳辐射得热量为65 MJ,占总供暖热量的70%以上。     

半圆形波纹吸热板太阳能空气集热器数值模拟

以采用半圆形波纹吸热板的平板型太阳能空气集热器(以下简称集热器)作为研究对象,在风道进口空气温度为276 K、外界空气温度为273 K条件下,采用Fluent软件,模拟分析半圆形波纹吸热板的半圆半径(变化范围为5～30 mm)、风道进口空气流速(变化范围为1. 0～3. 0m/s)对风道内空气温度分布(包括风道出口空气温度)、集热器集热效率、空气压力损失的影响。集热器由半圆形波纹吸热板平均分为上下风道(分设空气进出口)。总体上,上下风道内空气温度均沿着流动方向逐渐升高,下风道的空气温度高于上风道。风道进口空气流速为2. 0 m/s时,随着半圆半径的增大,上下风道空气出口温度均呈增大趋势,集热效率也随之增大,说明增大半圆半径对增强空气扰动的效果明显。半圆半径为30 mm时,随着风道进口空气流速的增大,上下风道出口温度均呈下降趋势,集热效率与空气压力损失均呈增大趋势。在选取风道进口空气流速时,除考虑集热效率外,空气压力损失也是需要考虑的因素,这关系到送风机的耗电与集热器的承压能力。     

正弦型肋片太阳能空气集热器的数值模拟

本文提出了一种正弦型肋片太阳能空气集热器,采用三因素三水平的正交试验法,对不同肋片参数的模型进行数值模拟,得出最优肋片参数组合为:波纹幅值15mm,波纹周期100 mm和肋片高度45 mm.研究表明:在10时至15时的典型工况下,太阳辐射照度变化集热效率的影响较小.空气流量在0.03～O.08kg/s范围内,相较平板型肋片太阳能空气集热器,正弦型肋片太阳能空气集热器的平均集热效率高约4.9％、热迁移因子高约0.045,其热损系数则降低0.112 W/(m2·K),表明优化后太阳能空气集热器具有较高的集热性能和较低的热损失.     

两种集中式太阳能集热器集热效率对比研究

针对真空管式和平板式两种使用最多的太阳能集热器开展研究,选取两种系统对其效果进行实测,并对TRNSYS模拟软件的模拟结果进行验证,然后对两种集热系统在不同太阳能辐射区间进行典型日集热效率模拟,进而进行全年辐射和温度条件下进行模拟。结果显示,条件相同情况下,无论典型日还是全年平均值,平板式集热器集热效率均高于真空管式。平板式太阳能热水系统为47. 1%,而真空管式太阳能热水系统的全年平均集热效率为42. 9%;同种条件下,在有太阳辐射时,室外温度对平板式太阳能集热器集热效率有影响,但影响不大。     

平板太阳能空气集热器的数值模拟研究

为评估4种不同类型平板太阳能空气集热器的热性能,本文建立了平板空气集热器的二维稳态CFD模型,对集热器内部空气的流动及热量的传递过程进行数值模拟,并获得了集热器热性能曲线。模拟结果表明,在标准流量下,双流道型(c型)平板空气集热器最大热效率达79.44%,热损系数为5.80,热效率高于其他3种类型的空气集热器,热性能最优。随着空气流量的增加,b型平板太阳能空气集热器由于具有较好的保温特性而表现出更优的集热性能。     

真空管太阳能空气集热系统阻力影响因素研究

通过对真空管太阳能空气集热系统内部流动过程的分析,建立了集热系统阻力计算模型,分析了不同设计参数下真空管太阳能空气集热器、串联集热系统阻力变化规律。结果表明:随着集热工质温度升高,集热器阻抗呈指数减小趋势;各影响因素中,串联集热器数量和工质流量对系统阻力影响最大,集热系统各组集热器阻力随串联集热器数量增加呈增长率减小的增大趋势,随质量流量增大呈指数增大趋势,最大值为最小值的3.6倍。此外,系统阻力随环境温度、太阳辐照度、进口温度升高呈线性增大趋势,其中环境温度对系统阻力的影响可忽略不计。通过该研究建立的真空管太阳能空气集热系统阻力计算模型及总结得到的单位面积集热器阻力计算表,可为该集热器、集热系统阻力理论计算提供便捷可靠的依据。     

陶瓷太阳能集热板研究进展

陶瓷太阳能集热板以无白度要求的普通陶瓷及钒钛黑瓷为原料,具有成本低、寿命长、易制造等特点,与玻璃真空管集热器及金属平板集热器相比有着明显的优势。介绍了陶瓷太阳能集热板的外形与结构,回顾了现有研究成果。通过测试给出了陶瓷集热板的日有用得热量与集热效率等数据。陶瓷集热板可通过建筑与构造设计,方便地与建筑立面及屋顶结合,还可作为附加保温、隔热、防水层使用。经进一步研发后,特别适于北方农村地区的大规模推广使用。     

一种椭球形太阳能集热单元式热水器

本文针对现行太阳能集热器存在占地面积大、安装不方便、集热效率低等问题,提供了一种新型太阳能集热器的技术方案——椭球形太阳能集热单元式热水器(专利申请号:200620088955.8)。该热水器采用了反光板和特殊结构的储水箱,占地面积仅相当于普通真空管太阳能热水器的一半,而集热效率可以提高30%,其保温性能也大大提高。     

双风道回风式太阳能空气集热器的数值模拟

提出一种带半圆形吸热板的双风道回风式太阳能集热器,上层风道是由PC盖板与半圆形吸热板组成的空间,室外空气进入上层风道后,在上层的10个独立小风道中流动;下层风道是由半圆形吸热板和隔热层组成的空间。PC盖板为半透明介质,太阳辐射热量主要由吸热板吸收后,通过对流换热将热量传递给上、下层风道内的空气。上层风道内的空气通过与吸热板进行对流换热以及吸收太阳辐射热量获得热量,其中与吸热板的对流换热占主导。半圆形吸热板增加了空气的扰流,使换热更加充分。对该集热器建立物理模型,利用Fluent软件进行数值模拟。结果表明,对上下层风道进风速度相同工况:太阳能空气集热器的出风温度与进风速度有关,进风速度越大,出风温度越低。当进风速度为0. 5～2. 0 m/s,上层风道的进风温度设定为273 K,下层风道的进风温度设定为291 K时,上层风道的最高出风温度可达374. 47 K,下层风道的最高出风温度可达343. 38 K。上下层风道进风速度相同时,进风速度由0. 5m/s增大到2.0m/s时,集热器的瞬时集热效率随之增大,但增大的幅度逐渐降低。对上下层风道不同进风速度工况:当下层风道的进风速度不变时,上层风道的进风速度越大,集热器的瞬时集热效率越高。当上层风道的进风速度一定时,集热器的瞬时集热效率随着下层风道进风速度的增大先增大后减小。当上层风道的进风速度为2. 0m/s,下层风道的进风速度为1. 0 m/s时,集热效率最高,达63. 08%。当上层风道的进风速度为0. 5 m/s,下层风道的进风速度为2. 0 m/s时,集热效率最低,为41. 87%。     

高效率自然循环式太阳能集热板

日本“东工电器”股份有限公司研制成功一种高效率自然循环式太阳能集热板。这种集热板使用独特的真空二层式太阳能集热管,液体流过集热管,将热量带走,贮入集热箱。该产品的集热效率在93％以上,反射率低于3.5％,比过去的     

新型渗透式太阳能空气集热器性能影响参数

对采用冲缝吸热板的渗透式太阳能空气集热器,以集热效率为目标函数,模拟研究结构参数、运行参数对其热性能的影响。集热效率随送风量增大而增长,但增长趋势是逐渐减缓的;集热效率随室外风速、冲缝当量直径和集热器长度增大而下降,其中,集热效率随室外风速和集热器长度下降的趋势逐渐增强,随冲缝当量直径下降的趋势逐渐变缓。     

低截取比CPC空气集热器及其性能试验研究

为实现太阳能空气集热器的高效利用,设计了一种采用低截取比CPC作为聚光器的空气集热器.基于晴天和多云工况下对该CPC空气集热器的热性能进行测试.结果表明,在晴天无云的天气条件下,集热器最大出口温度可达200℃,平均集热效率达到0.3;在多云天气下,集热器最大出口温度达到170℃,CPC集热器表现出良好的集热性能.通过计算发现降低截取比对聚光比影响甚微,但可有效减少CPC反射板材料从而降低成本.     

太阳能供暖的有效集热量与有效太阳辐照度

针对传统太阳能供暖设计的问题,提出了有效集热量与有效太阳辐照度的概念,系统分析了典型地区太阳能的有效集热量与有效太阳辐照度指标,并与传统日平均集热量计算方法进行了对比分析。结果表明:冬季存在11%～15%的太阳辐照量为无效太阳辐照量,在集热器选型计算与安装方位优化中应予以剔除;集热温度对有效集热量有重要影响,对于拉萨地区,集热温度每提高5℃,平板集热器的有效集热量下降约8%,真空管集热器的有效集热量下降约4%;传统集热量计算方法对于辐照量与集热效率均采用日平均计算方法,导致计算结果存在不确定性误差,误差的大小与当地气温波动、太阳辐照特征、集热参数及集热器类型等多种因素相关。     

两种新型太阳能空气集热器热性能研究

研究两种采用冲缝吸热板的渗透式太阳能空气集热器,对Ⅱ型集热器建立传热数学模型,模拟结果与实测结果吻合较好,验证数学模型可以作为理论研究的基础。分别模拟研究结构参数、运行参数对两种集热器热性能的影响。当集热器空腔内空气来源于室外环境时,两种集热器的集热效率均随太阳辐射照度的增大而增加,均随室外风速和环境温度的增大而减小;Ⅰ型集热器的集热效率随太阳辐射照度、室外风速和环境温度的变化率高于Ⅱ型集热器;当玻璃盖板透过率大于0.69时,Π型集热器的集热效率高于Ⅰ型集热器。     

太阳墙扰流板的结构优化

提出一种在集热板上设置开孔扰流板的太阳墙(用于加热室外新风),采用FLUENT软件,选取南京地区2017年2月20日12:00的室外空气温度、太阳辐照度,模拟分析不同进口风速下,扰流板孔径、孔间距以及扰流板间距对太阳墙换热效率、空气压力损失的影响。以较大换热效率、较小空气压力损失为目标,针对一定外形尺寸(高×长×厚为3 000 mm×1 000 mm×128mm)的太阳墙,优化扰流板(长×宽×厚为1 000 mm×50 mm×2 mm)孔径、孔间距以及扰流板间距,在进口风速为3 m/s时对优化效果进行验证。孔间距、扰流板间距一定时:在相同进口风速下,换热效率、空气压力损失均随孔径的增大而减小;在相同孔径下,换热效率、空气压力损失均随进口风速的增大而增大。孔径、扰流板间距一定时:在相同进口风速下,换热效率、空气压力损失均随孔间距的增大而增大,换热效率有趋于稳定的趋势;在相同孔间距下,换热效率、空气压力损失均随进口风速的增大而增大。孔径、孔间距、进口风速一定时:换热效率、空气压力损失均随扰流板间距的增大而减小。在进口风速为3 m/s条件下,对优化前后的太阳墙集热板温度场进行模拟比较。与优化后相比,优化前太阳墙集热器相同位置的温度明显偏高,尤其是在空气进口处的两侧集热板存在非常明显的高温区(最高温度达到130℃)。优化后的太阳墙集热板温度明显下降,最高温度为100℃,证明优化效果明显。     

基于TRNSYS太阳能空气源热泵供暖系统模拟研究

为了实现太阳能供暖系统的高效运行,本文采用TRNSYS软件对太阳能空气源热泵供暖系统进行了模拟仿真.研究不同蓄热水箱体积与集热面积配比(VAR)下复合供暖系统的集热效率,有效集热量及空气源热泵供热量的变化情况,设计7组VAR参数,分别为0.235 rn,0.115m,0.073 rn,0.053 rn,0.041 m,0.033 m和0.027 m.结果 表明:随着VAR的减小集热器的平均集热效率和有效集热量有所减小,且随着VAR的减小集热效率降低的幅度也有所增大.随着VAR的减小,空气源热泵供热量有所增加,且空气源热泵的供热量在11月份和3月份较少,1月份最大.