光伏光热一体化组件性能实验探究与分析

通过搭建PV/T一体化组件性能测试实验台,测试在不同进口水温、不同一体化组件倾角和不同流量时PV/T一体化组件的热、电效率。结果表明,在进口水温30℃工况下一体化组件拥有最优的热效率值和输出电功率值,其日总热效率为35.97%,对应的输出电功率范围为29.40~30.51 W;45°倾角放置的一体化组件可接收到较多的太阳辐照度,且具有最优的光热性能,对应的日总热效率为32.65%;流量85 L/h工况下一体化组件拥有最优的热效率值,对应的日总热效率值为25.89%,串联50Ω电阻时组件的输出电功率随流量的增大而增大,但变化较小,流量120 L/h工况下一体化组件拥有最优的输出电功率值,对应的输出电功率值范围为24.02~29.19 W。     

圆柱型碟式太阳能接收器聚光集热耦合实验研究

太阳能热发电系统中聚光、集热协同进行,聚光太阳能能流极不均匀,对能量转换效果有较大影响。为避免太阳直射辐照度的变化对实验结果的影响,采用碟式聚光器和圆柱型接收器,搭建了两套结构一致的实验系统,同时开展聚光和集热实验,提高了实验数据的准确度。接收器采光口能流分布是聚光和集热效率研究的基础,利用水冷式能流密度传感器,在接收器集热实验时同步测量了接收器采光口能流密度分布,通过面积剖分,得到接收器入射能流。开展集热实验,分析了太阳能直射辐照度和工质流量变化对系统集热效率的影响。研究结果表明:随直射辐照度增加,系统入射功率、输出功率和接收器采光口截获功率不断增加,但上升趋势逐渐变缓;聚光器聚光效率、接收器热效率、系统总热效率均呈下降趋势,且斜率逐渐变缓;随着传热工质流量增加,接收器腔内壁面温度下降且温度场梯度变小,减少了接收器热损失,系统输出功率不断加大,总热效率不断提高。     

国产直通式太阳集热管性能研究

采用某国产直通式太阳集热管(中温集热系统核心部件),搭建435 m~2微弧菲涅尔聚光集热系统。建立该集热管一维稳态传热模型;分析热损失随真空度、金属管内壁与环境的温差和风速的变化规律;考察太阳辐照度、聚光比以及导热油流量对集热效率的影响;对集热效率进行实验测试。结果表明:模型计算值和实验值偏差小于2%,可用于传热性能预测。真空度和温差是影响热损失的主要因素,应保持气体压力小于0.013 Pa;通过非线性回归建立温差和热损失的关系式。聚光比为25,太阳直接辐照度为625 W/m~2时,集热效率达到55.4%;合适的操作流量为3.5 m~3/h。集热温度低于200℃时,该集热管的集热性能与UVAC3相当,可用于太阳能中温热利用领域。     

基于菲涅尔二次反射塔式太阳能聚光系统的新型吸收器集热性能实验研究

介绍一种与菲涅尔二次反射塔式太阳能聚光系统匹配的新型吸收器,在吸收器上方固定CPC,以增加其集热效率。首先理论上分析聚光系统的光学效率以及吸收器的集热效率和效率;然后通过实验测定导热油在吸收器不同进口温度和流量下的集热性能。利用最小二乘法拟合得到集热效率和归一化温度T~*的线性关系,获得整个聚光集热系统的光学效率η_0。最后通过效率确定吸收器在不同流量下的最佳运行温度T_(opt)在流量580 L/h时约为145℃,在流量400 L/h时约为142℃。     

双层中空玻璃盖板太阳能平板集热器集热性能实验测试研究

文章提出了一种采用双层中空玻璃盖板且吸热板表面镀有蓝钛膜的太阳能平板集热器,并在不同的工质流量和进口温度条件下对该集热器的集热性能进行实验测试,得到该集热器的瞬时集热效率曲线。研究结果表明,该集热器的集热效率曲线截距为0.83,热损系数为3.1 W/(m~2·K),该集热器的集热性能明显优于其他结构的平板集热器。此外,文章建立了该集热器的数学模型,得到该集热器的总热损系数和热迁移因子的数学表达式。     

改进型微热管平板太阳能空气集热器性能分析

近年来,以空气作为换热介质的太阳能集热器越来越受到重视。本文以微热管阵列为核心传热元件,设计并搭建了改进型微热管平板太阳能空气集热器性能测试系统。通过实验研究了不同空气流量和不同进口温度对集热器集热性能的影响,获得相应参量对集热器的出口空气温度、集热效率和微热管阵列蒸发段温度的影响特性,分析对比了改进前后集热器的集热性能,得到了集热器效率的归一化曲线。实验结果表明,改进型微热管平板太阳能空气集热器在夏季240 m³/h空气流量时集热性能最佳,改进后的集热器相比原集热器在夏季的平均集热效率最高同比提升13.8%;在240 m³/h风量下的平均集热效率最高达到了74%,对应集热器的压降为9.2 Pa。     

槽式太阳能集热器热性能实验测试

针对天津市槽式太阳能集热系统性能测试平台,对不同太阳辐射强度、入口流体温度以及不同工质流量状况下集热效率和集热管压降变化规律进行实验测试,通过测试数据对槽式太阳能集热器热性能进行分析。试验结果表明:在天津地区槽式太阳能集热器集热效率可以达到66.1%;太阳辐射强度的增强,会提高集热效率,并且集热器进出口的压降会随之降低;在太阳辐射强度和导热油流量一定时入口流体温度存在最佳值;集热效率和集热器进出口的压降随着流量的增加而增大。     

平板太阳能集热器冬季运行策略优选实验与集热性能对比研究

为进一步改善平板太阳能集热器(FPSC)冬季水温提升能力的不足，通过搭建的实验平台对FPSC冬季运行策略展开多项实验，分析不同运行模式所对应的集热性能以及适用条件，为平板集热器更高效利用提供参考方案。研究发现：单块FPSC高流速运行的集热效率可达63.74%，各项热性能指标参数优异，但水箱温度偏低；串联、并联系统的水温提升能力较单块模式显著增强，全天温升超过30℃，■效率达到5.15%。其中，并联系统的热效率、对流换热系数、热损失系数分别为51.52%、41.95 W/(m²·K)、4.74 W/(m²·K)，明显优于串联系统的45.33%、38.74 W/(m²·K)、4.81 W/(m²·K)，集热性能更佳；系统冬季低流速运行将出现断流现象，同时水箱内部温度分层明显；高流速运行工况下，降低水箱容积将缩短有效集热时间，无法充分吸收太阳辐照能；增大水箱容积虽能减少集热损失，但系统温升下降造成热能品质降低。     

V型腔式太阳能接收管传热性能模拟与实验研究

提出一种应用于槽式太阳能集热系统的V型腔体式接收管,建立接收管内部工质流动与传热过程的物理和数学模型,并运用蒙特卡洛光线追迹法对接收管腔体壁面进行辐射计算,得到腔体壁面辐射强度分布曲线,以此为热边界条件模拟研究接收管内部工质流动传热特性。搭建实验测试平台开展热性能实验测试,并与模拟结果进行比较,验证模型的准确性。研究表明,管内矩形翅片可强化腔体壁面与管内流体的换热,有效降低壁面温度,减小热损失;在一定范围内,流量和辐射加热量的增大都能减小该V型腔体式接收管的热损失,提高热利用率。     

全流道式平板型太阳能集热器的试验研究与模拟分析

以全流道式平板型太阳能集热器为研究对象,首先进行了集热性能试验测试,在此基础上,利用CFD技术对不同排管管径全流道吸热板内传热介质的流动与传热进行模拟。试验结果表明,全流道集热器集热性能好、保温性能优,最高瞬时集热效率可达86.1%,热损失系数仅为4.179 W/(m~2·℃);与有关国家标准比较,最高瞬时集热效率高14.1%,热损失系数低1.82 W/(m~2·℃)。模拟结果表明:全流道板芯在增大流体传热接触面积的同时产生了横向导流作用,使各排管间流体流量分布更为均衡;全流道板芯热阻小,壁面上热流分布均匀,有效地增大了板芯的对流换热。     

太阳能平板集热/储热系统

介绍一种将相变储热材料和太阳平板空气集热器相结合的太阳能集热/储热系统(包括结构设计和试验测试),并对整个系统的储热效率和热损失进行了估算.结果显示,装置的储热效率可达23%,热效率达55%.而同样情况下的普通集热器的热效率仅为19%,远远小于前者.因此,该太阳能集热/储热系统可有效降低集热器的热损失,提高集热效率.     

线性菲涅尔反射式太阳能集热系统的设计与试验研究

本文研究了线性菲涅尔反射式太阳能集热系统,基于几何光学原理计算模拟了线性菲涅尔反射镜镜场和复合抛物面的接收系统,在减少末端损失的基础上设计了系统的机械结构,制作了线性菲涅尔反射式太阳能集热系统的装置,并进行了集热性能的实验测试。测试结果表明,该系统在9倍聚焦倍率下,导热油的最高温度可达176.2℃,系统的平均瞬时热效率约为53%,很好地实现了其集热性能。     

两种直膨式太阳能集热/蒸发器性能对比实验研究

以直膨式太阳能热泵系统的集热/蒸发器为研究对象,设计一种新型优化集热/蒸发器,通过实验对比测试其在换热能力、温度均匀性、流动压力损失方面与原型集热/蒸发器的差异。研究结果表明：在环境温度为4.7℃,平均辐照度为454.8 W/m²的工况条件下,采用新型优化集热/蒸发器的系统COP可达到4.3,得热因子为1.752,无量纲压强损失系数为0.05,均优于原型集热/蒸发器,为集热/蒸发器的设计优化理论提供了实验验证。     

铝幕墙板太阳能集热器的性能研究

研制了一种铝幕墙板与集热元件一体化的新型太阳能集热器,并通过所搭建的测试平台对其集热性能及隔热特性进行了测试研究。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,得出了集热器的累积集热量、集热效率、隔热特性等性能评价参数。测试结果表明,铝幕墙板太阳能集热器的平均集热效率为23%,隔热性能优于普通铝幕墙板。该装置具有太阳能集热及隔热功能,为建筑高效利用太阳能,实现太阳能与建筑一体化提供了一种新的工程应用模式。     

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。     

槽式腔体太阳能集热系统特性数值模拟及优化

以槽式腔体太阳能集热系统的集热过程为研究对象,建立系统各个组成部件的传热模型,利用数值模拟进行仿真,并采用卡尔曼算法对数值模拟运算进行优化,结果表明:模拟温度平均误差在2%以内,且腔体集热效率和油箱储热效率的平均误差也有较大幅度下降。经实例分析验证优化运算下传热模型的适用性,进而运用数值模拟对系统进行优化研究,表明随着太阳辐射强度的升高而增加工质流量可维持油温在140～160℃,同时可提高腔体集热效率,从而实现稳定输出热能的策略。     

一种采用腔体吸收器的线性菲涅尔太阳集热器性能分析与优化

通过理论与实验的方法,对一种采用方形腔体吸收器的线性菲涅尔太阳集热器的集热性能进行研究,分析影响菲涅尔集热器光学性能和集热性能的影响因素,通过Matlab编程模拟集热器的集热性能,并由实验测试进行验证。该集热器的光学效率为78.6%,最高集热温度为180℃,在集热温度80~150℃的范围内,集热效率从52.3%变化到36.2%,热损系数从9.5 W/(m~2?K)升至22.8 W/(m~2?K)。与此同时,通过Trace Pro软件模拟,对集热器的设计结构进行优化分析。研究表明:该菲涅尔太阳集热器具有良好的集热性能,在适宜的天气条件下运行稳定可靠,且具有易搭建、维护简单和技术经济性好的特点,在中温太阳能的热利用领域具有良好的应用前景。     

两种全玻璃真空管型太阳集热器集热系统动态特性比较

利用实验研究全玻璃真空管型集热器热模型的结果表明,全玻璃真空管内的容水热容对太阳能热水系统动态特性的影响不容忽略,应在模拟采用的方程中包含热容项。冬季采暖工况下比较全玻璃管及U型管式全玻璃真空管型集热器组成的太阳能热水系统的热性能:集热器的出水温度、水泵的运行、有效集热量等,结果显示,在不考虑热容影响情况下,全玻璃管集热器系统的集热量、热效率稍大于U型管式系统。但考虑实际存在的管内容水热容的影响后,U型管式全玻璃真空管型集热器系统却明显大于全玻璃管真空管型集热器系统。通过不同气候条件下的4个典型地区的模拟结果显示,2种集热器集热系统,U型管式全玻璃真空管型集热系统有相对较高的集热效率。对于容水量差距较大的集热器,完全依靠集热器截距效率、热损失系数难以完全评判太阳能集热系统的有效集热能力。     

过量空气系数对燃煤电站锅炉热效率和脱硝的影响

建立模型研究过量空气系数对锅炉热效率和污染物控制的影响。结果表明,各工况下锅炉热效率最高时,对应不同的最佳过量空气系数。1 000MW超超临界机组负荷从550MW增加到950MW时,最佳过量空气系数从1.18增加到1.35。烟气温度和流量、排烟热损失和炉内对流换热均随过量空气系数增大而增大,锅炉热效率、NOx生成量、炉膛和火焰温度均随过量空气系数先增大后减小。较低负荷下维持一定程度偏大的过量空气系数不仅能提高锅炉热效率,还能增加烟气温度,维持SCR脱硝系统正常投运。     

反射式线性菲涅尔集热器性能的实验研究与模拟分析

采用热网络法建立菲涅尔集热系统CPC腔式接收器的数值传热模型,搭建集热器系统,实验研究集热器效率、CPC腔的集热性能。利用数值传热模型分析太阳辐照度、镜场宽度、工质入口温度和质量流量的变化对系统出口温度和效率的影响,以期为菲涅尔集热器出口参数的控制提供依据。实验数据验证了模型的有效性,模拟结果显示,质量流量对工质出口参数影响最大;镜场宽度和辐照度对集热效率的影响最为显著;菲涅尔集热器的热效率可达68%。