V型孔板渗透式太阳能空气集热器结构设计与实验测试

通过改进集热板结构、优化空气流道,提出了一种V型孔板渗透式太阳能空气集热器。采用CFD模拟软件对V型孔板渗透式太阳能空气集热器内部的速度场与温度场进行模拟,并实验测试了V型孔板渗透式太阳能空气集热器的集热效率。结果表明:在风量为0.00513～0.08060 m~3/s条件下,2排孔有隔板的V型孔板渗透式太阳能空气集热器的瞬时集热效率比普通平板式太阳能空气集热器高3.73%～24.89%;在其他条件相同的情况下,有隔板与无隔板的集热器相比,集热效率可提高23.46%;集热板上的孔口排数对集热效率有一定影响,增加孔口排数不一定能提高集热效率。V型孔板渗透式太阳能空气集热器集热效率高,不同组合的开口模式适用不同的场合,具有良好的应用前景。     

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。     

太阳能谷物干燥系统的试验研究

以平板微热管阵列为核心传热元件结合复合抛物面聚光式集热器和相变蓄热器, 提出了一种以空气为传热介质的复合抛物面聚光式太阳能集蓄热一体化系统. 该系统采用复合抛物面聚光式真空管集热器为集热部件, 58#石蜡为相变储热材料, 搭接平板微热管阵列为核心热传输元件, 在室外测试了2种不同模式(先蓄后取模式和边蓄边取模式)下系统在不同空气流量下的蓄放热性能. 同时根据太阳入射光线方位角的变化, 结合聚光器入射半角θ, 确定了聚光器吸收太阳总辐射时间范围, 建立了复合抛物面聚光式太阳能集热器对太阳能辐射能的吸收计算模型. 实验结果表明: 先蓄后取模式下, 集热器吸收太阳辐照量在15 MJ左右, 一体化装置的平均蓄热效率在36%左右, 取热空气体积流量的变化对该装置日总效率影响不大, 维持在34%左右; 边蓄边取模式下, 随着空气体积流量增加, 空气有效利用量增加, 装置日总效率增大, 空气流量110 m³/h时, 空气有效利用量为7.07 MJ, 日总效率为45.6%.

     

太阳能烟囱自然通风的一维稳态模型

太阳能烟囱是一种利用太阳能加热来强化自然通风的技术。在前人简化模型的基础上,考虑了玻璃盖板和集热墙的导热热阻的影响,建立了一个修正的太阳能烟囱自然通风的一维稳态数学模型。并利用此模型,对太阳能烟囱内的空气平均温度、集热墙温度、空气流量以及集热效率等进行了模拟计算和讨论。模型计算结果与相关实验数据及前人的简化模型进行了对比,验证了修正模型的可靠性,并表明修正模型能够提高模型预测结果的准确度。     

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...     

瓦型集热器综述

对国内和国际上关于瓦型太阳能集热器和太阳能集热瓦的研究进行了大量的文献调研工作,本文将对瓦型集热器和太阳能集热瓦作一个综述性的介绍.在文献调研的基础上,针对黄山地区徽派建筑的风格特点,设计出一种与徽派建筑相匹配的新型瓦型太阳能双效集热器和一种有利于标准化建设的太阳能集热屋顶,实现太阳能集热装置与徽派建筑一体化的目的.     

增效盖板对平板集热器热性能的影响研究

针对目前平板太阳能集热器集热效率低等缺点,本文以平板集热器为研究对象,搭建了有无增效盖板的两组集热器性能测试平台,盖板与相应集热器最佳夹角固定为120°,每组集热器采用四块集热板串联,集热面积为7.76 m2.实验分别对两组集热器的瞬时效率和日平均效率进行测试,进而对增效盖板的作用进行实验分析.结果表明增效盖板可以使集热器瞬时效率提升9%左右,日平均效率可以提高7.3%,同时增效盖板结构简单,价格低廉,具有明显的经济效益.     

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。     

严寒地区真空管集热器夜间热损失实验

为验证真空管集热器的真空保温性能及夜间防冻效果,通过实验对夜间静止工况下集热器内液体温度、集热器夜间散热量及平均热损失系数进行实测和计算,分析真空管集热器夜间热损失特性及其变化规律.结果表明:集热器内夜间最低温度一般位于8~25℃,夜间温降速率为0.7~1.3℃/h,夜间总散热量为1 800~4 700 k J;测试期间平均热损失系数为0.427 W/(m~2·K).集热器夜间热损失特性分析以及最低温度变化能够有效地表明集热器本身的保温性能,为严寒地区集热器和集热环路防冻提供依据和支持.     

西北农村太阳能集中采暖集热器安装场地分析

对西北农村住宅采暖面积、村庄规模及村内住宅建筑密度等问卷调查,分析了农村发展太阳能集中采暖主要限制因素,研究了太阳能集中采暖模式在西北农村的适应性。结果表明,西北农村采用太阳能集中采暖需满足下列条件：集热器安装场地条件,西安农村平均每户需提供集热场地面积为30~40 m 2,兰州、银川农村为40~50 m 2,乌鲁木齐农村为45~60 m 2,西宁、格尔木农村为20~30 m 2;农村住宅容积率条件,西安、西宁、格尔木地区农村最低需满足0.38~0.41,兰州、银川、乌鲁木齐地区为0.27~0.31。对比西北农村太阳能集中采暖条件现状及上述限制性条件分析结果得出,西安、兰州地区超过80%的村庄不能提供足够的集中集热场地;西宁、格尔木地区满足住宅建筑容积率条件的村庄不足30%。     

与建筑一体化太阳能双效集热招系统夏季工作性能的影响

作为一种新型的太用能光热建筑一体化系统,与建筑一体化太阳能双效集热器系统具有2种工作模式：在冬季的被动采暖工作模式和在其他无需供暖的时期的集热水工作模式。针对系统以自然循环方式工作的集热水工作模式,进一步建立了系统房间带窗结构时的理论计算模型。以设计的虚拟房间为对象,通过理论分析,研究了在夏季季节运行时,系统的工作水量和背板保温层设计对系统集热水性能和对建筑的热影响的不同情况。结果显示：对于系统设计来说,背板保温层的适宜设计厚度约在0．05m,工作水量在夏季运行时的适宜量约是40～50kg／m2;系统在夏季工作时可以在一定程度上降低房间的冷负荷,不会造成传统被动采暖系统常遇到的夏季建筑过热问题。     

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．     

模块式地板辐射采暖系统的性能研究

建立了模块式地板辐射采暖系统的数学模型,对其进行了数值模拟。并通过实验测定了地表面的温度分布和采暖空间的温度分布,模拟结果与实验相符。表明新型的模块式地板辐射采暖系统具有安装更加方便,可以有效的减轻建筑荷载等优点。     

住宅建筑采暖空调能耗模拟方法的研究

住宅建筑的采暖空调能耗受室内居住人员行为方式的影响,在调查研究基础上,确定了两种反映室内居住人员行为方式的计算模式。在两种不同计算模式下,利用建筑热环境模拟工具DeST对上海地区同一住宅建筑能耗进行模拟,并将模拟结果与调研结果进行比较,分析计算模式对上海地区住宅建筑采暖空调能耗大小的影响,从而获得能正确反映上海地区住宅建筑采暖空调能耗大小的模拟计算方法。此方法可用于上海地区住宅建筑采暖空调的能耗分析与评价,并正确指导住宅建筑的节能设计。     

太阳能冷热电联供系统在城市建筑中的适用性分析

以太阳能冷热电联供集成系统为研究对象,设计了光伏组件、太阳能集热器与冷热电联供集成系统。以传统分供系统为参照对象,通过"以电定热"和"以热定电"两种运行方式,提出了一定区域内光伏组件和太阳能集热器的功率公式,并以节能减排率作为该系统的评价指标来评价太阳能在3种典型城市建筑(办公建筑、商业建筑、住宅建筑)中的合理使用方式。结果表明,以热定电模式运行时,太阳能联供系统在办公建筑中存在太阳能的最佳耦合方式;以电定热模式运行时,太阳能联供系统在不同建筑中均以光伏形式耦合。     

新型太阳能集热技术对黄山徽派建筑太阳能采暖贡献率分析

以位于中国安徽省黄山地区的一幢长10m,宽8m,高10m的三层民用徽派建筑为对象,进行采暖季太阳能贡献率分析.该建筑采用了瓦型太阳能双效集热模块和可翻转百叶型太阳能集热墙等两种新型太阳能集热技术,在采暖季利用太阳能来辅助采暖.其中瓦型太阳能双效集热模块和可翻转百叶型太阳能集热墙的平均集热效率可以达到50％和30％,建筑的太阳能贡献率能达到59％,结果表明新型太阳能集热技术能充分利用太阳能,可节约大量的采暖能耗.     

TE103单模微波谐振腔的有限元数值模拟

采用有限元分析法,推导了TE103单模谐振腔有限元数值模拟的数学模型。运用ANSYS软件进行数值模拟,分析和讨论了微波加热柱状WC-Co时谐振腔和介质内电场分布云图。数值模拟结果表明,空腔有3个大小相近的电场均匀区域,加载柱状WC-Co样品后,由于样品的吸波特性,3个电场均匀区域都有不同程度的缩小,两边的区域明显缩小,中间区域缩小相对不明显,这样就形成了中间电场均匀区域大,两边小的电场分布情况。样品的电场分布为从里到外成梯度的逐渐增强,样品的电场分布不均匀,造成了微波加热不均匀,很好地解释了微波加热WC-Co时容易出现样品开裂的现象。数值模拟结果与实验结果吻合很好。     

西北地区居住建筑太阳能采暖保证率

分析了拉萨、西安和西宁三地居住建筑在不同层数和保温要求组合条件下的采暖负荷;研究了拉萨多层居住建筑热负荷随窗墙面积比变化规律,以及单层传统民居在不同保温状况及有无附加阳光间时的热负荷.结果表明:各地的太阳辐射强度决定地区间的太阳能采暖保证率差别;太阳能采暖保证率随楼层减少、南向窗面积增大而升高.若对拉萨单层传统民居采取保温措施,并设置阳光间,可明显降低主动太阳能采暖集热器面积.     

基于空气集热器的太阳能热泵供热供冷装置分析

针对传统供热供冷模式的不足,给出了一种基于空气集热器的太阳能热泵供热供冷装置,并对其结构、性能等进行了分析和研究．结果表明,该装置在夏季供冷季可比传统空调节电约20％,降低能源费用约50％;在冬季供热季其耗能量约为常规燃煤集中供热的23％,费用约为常规燃煤集中供热的67％．     

基于CFD分析的电动汽车电池包加热方法

锂离子电池对温度环境要求严苛,在低温下常出现失效、寿命衰退等现象. 因此,为电池包设计高效、均匀且节能的加热方案,成为电动汽车在北方环境下发展的关键. 引入计算流体动力学（CFD）的仿真计算方法,并采用多孔介质理论对电池包中电池模块进行简化分析,对电动汽车电池包在加热过程中的温升特性进行仿真分析计算,将仿真计算结果与实测数据进行对比验证,证明所采用的仿真方法及多孔介质简化模型可有效应用于电动汽车电池包的加热方案评估. 根据分析结果对加热方案提出修正,并设计分块化的加热方案,即对局部加热功率进行控制. 计算结果显示,优化后的分块加热方案,在总体功率降低167 W（约7%）的情况下,仍然可在50 min内将电池包从?13 °C加热到5 °C,并且将电池包中电池区域最大温差控制在5 °C以内.