| 直膨式太阳能集热器“Y”型流道单元的传热分析与结构优化 |
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| 引用本文： | 于洋, 任玉斌, 贾智旗, 王关, 王强, 张孝德, 张祥. 直膨式太阳能集热器“Y”型流道单元的传热分析与结构优化[J]. 真空科学与技术学报, 2022, 42(7): 555-562. DOI: 10.13922/j.cnki.cjvst.202112008 |
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| 作者姓名： | 于洋 任玉斌 贾智旗 王关 王强 张孝德 张祥 |
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| 作者单位： | 1.1. 西安科技大学 机械工程学院 西安 710054 |
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| 基金项目： | 陕西省秦创原科技创新专项项目(2021ZDZX-GY-0006) |
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| 摘 要： | 针对传统吹胀式集热器传热效率低下的问题,本文对“Y”型流道单元内的流动和传热特性进行数值模拟研究,选取集热器传热子单元的宽度、长度、流道分型角度与流道宽度4个参数作为调控变量,合理优化了流道单元的传热结构。以“Y”型流道单元为研究对象,利用Fluent软件建立了共轭传热有限元模型。通过数值模拟分析得出,在定义的长宽区间内,热效率随着传热单元长度的增加呈现先增大后减小的趋势,压降系数与单元长、宽值均呈负相关关系;而流道宽度与热效率呈正相关关系,与压降系数呈负相关关系。之后基于Box-Behnken原则设计了传热优化的响应面试验,对热效率和压降系数进行双目标优化,确定了最佳单元设计方案。优化结果表明,当传热流道的子单元长度为40 mm,宽度为35 mm,分型角度为60°,流道宽度为11 mm时,“Y”型流道的热效率为0.782,压降系数为0.121。最后,搭建了直膨式太阳能辅热系统对该方案进行了实验测试,实验结果表明,使用该“Y”型流道的集热器体现出更优的太阳能利用率,使系统的COP提高了15.2%。本研究为提高吹胀式集热器的传热效率,并对其他类型流道的设计和优化提供了参考。
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| 关 键 词： | 吹胀式集热器 传热仿真 “Y”型流道 响应面试验 |
| 收稿时间： | 2021-12-17 |
Heat Transfer Analysis and Structure Optimization of |
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| YU Yang, REN Yubin, JIA Zhiqi, WANG Guan, WANG Qiang, ZHANG Xiaode, ZHANG Xiang. Heat Transfer Analysis and Structure Optimization of |
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| Authors: | YU Yang REN Yubin JIA Zhiqi WANG Guan WANG Qiang ZHANG Xiaode ZHANG Xiang |
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| Affiliation: | 1.1. School of Mechanical Engineering, Xi'an University of Science and Technology, Xi'an 710054, China |
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| Abstract: | Aiming at the problem of low heat transfer efficiency of traditional roll-bond flat plate, this paperconducts a numerical simulation study on the flow and heat transfer characteristics in the |
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| Keywords: | Roll-bond flat plate Heat transfer simulation Response surface test |
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