一种槽式太阳能空气集热器热性能的试验研究

为了研究日光温室用槽式太阳能空气集热器的热性能,基于TracePro光学模拟软件设计了一种槽式太阳能空气集热器,对其进行试验研究,分析了不同因素对集热性能的影响规律。实验结果表明,管中空气流速的变化对集热器集热效率和集热量的影响规律是相同的,在不同的流速下,存在最佳空气流速约为4.4 m/s,使得集热器的集热量和集热效率最大,集热量达到373.2 W,集热效率约为25%,此时集热性能最好。对于不同太阳辐照度,正午时刻之前,太阳辐照度越大,集热器的集热效率越大,正午时刻之后,集热器的集热效率基本保持不变,15:40之后集热器集热效率逐渐减小。当太阳辐照度和管中流速相同时,室外温度越高,集热器集热效率越大,集热性能越好。集热管中空气温度沿着集热管出口方向不断增大,太阳辐照度越大,集热管相同位置空气温度越高。该研究结果可为此种槽式太阳能空气集热器在日光温室的应用中提供参考。     

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。     

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。     

接收体对太阳能建筑采暖用聚光器性能影响

针对液体循环介质太阳能建筑采暖系统存在的夏季过热、投资成本高、占地面积大等问题,搭建空气集热太阳能槽式复合抛物面聚光建筑采暖系统,理论分析和试验测试聚光器中单层玻璃管内不同位置平板接收体对聚光器性能的影响,在此基础上,将平板接收体优化为等边三角形接收体,在实际天气条件下,测试不同空气流速对集热器进出口温差、腔内温度、集热效率等的影响。结果表明,晴天正入射时,α=0°布置的平板接收体两侧平均温差为0.5℃,平均集热效率为55.49%,比α=90°时聚光器平均集热效率增加了32.32%;当空气流速为1.03 m/s时,采用等边三角形接收体的聚光器进出口平均温差为53.9℃,腔内温度为50.4℃,比环境温度高28.8℃;当空气流速为3.03 m/s时,聚光器集热效率为70.76%。     

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。     

新型槽式太阳能聚光集热器的研究与试验

设计了一种新型槽式太阳能聚光集热器,分析了工作原理和设计参数,建立了由该集热器组成的太阳能集热系统,并进行了试验测试。文章给出了采用不同接收器的升温曲线和效率计算值,对不同布置方式的集热性能进行了比较。试验结果表明,该装置具有较高的集热效率,运行温度在80℃时,效率达到35%以上。     

基于模糊推理的碟式太阳能跟踪系统改进研究

在碟式太阳能系统的长期实验数据中发现,太阳辐照度较低时系统集热效率非常低。为使碟式太阳能系统始终运行在高集热效率状态,提出模糊推理方法改进跟踪系统的启停判定条件,并根据集热器出口气流温度的影响因素建立模糊推理系统。仿真结果表明模糊系统在已知太阳辐照度、辐照变化度和空气流量的前提下,可智能控制系统在集热效率高时运行,集热效率低时待机,证明了该方法的可行性和有效性。     

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。     

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%。     

槽式太阳能供热光伏系统集热器集热性能的实验研究

文章基于沧州地区的气候特点,通过实验分析了传热工质进口温度、直射辐射量对槽式太阳能供热光伏系统中集热器集热性能的影响情况。实验结果表明:沧州地区3月份晴朗天气条件下,槽式太阳能供热光伏系统的集热效率为0.35～0.65;当运行温度为20～100℃时,随着传热工质入口温度逐渐升高,槽式太阳能供热光伏系统中集热器的集热效率和火用效率均得到明显提高;直射辐射量的增大,会导致槽式太阳能供热光伏系统中集热器的集热效率和火用效率随之升高。     

波纹式全玻璃真空管太阳能热水器的性能特性

波纹式全玻璃真空管是一种用于太阳能热水器的新型真空集热管,对比普通式全玻璃真空管,研究两种不同的真空集热管太阳能热水器的性能,以及不同放置方向对其效率的影响。结果表明:波纹式全玻璃真空管太阳能热水器在东西方向放置时效率可达48.6%,南北放置时效率可达55.6%;其集热性能优于普通式全玻璃真空管太阳能热水器,热效率高出5.2%~8.1%;在相同条件下,无论是普通式还是波纹式全玻璃真空管太阳能热水器,南北方向放置时的集热性能优于东西方向放置,热效率均高出5.8%~7.2%。     

利用同心套管的简化CPC式中高温真空管太阳能集热系统设计与实验研究

通过实验研究了一种利用简化复合抛物面聚光器(compound parabolic concentrato,CPC),全玻璃真空集热管和同心套管组成的太阳能中高温空气集热设备,可以满足工业过程对150℃至200℃的中高温度空气需求。该太阳能空气集热系统由8级集热单元串联而成。各单元都包括一个简化式CPC、一个双层玻璃真空管和一根铜套管。套管被安装在玻璃管内,空气在套管内逐级加热。对各种天气条件和流动参数对集热系统出口空气温度、系统功率和集热效率的影响进行了分析和试验研究。结果表明,整个系统具有良好的中高温集热性能。即使出口空气温度达到210℃,系统平均集热效率仍然达到20%;秋天晴天系统出口空气温度可达210℃,秋季阴雨天也可达168℃。试验结果确认这种简化CPC式全真空玻璃集热管和套管的组合装置是一种有工业实用前途的太阳能高温空气集热器。     

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℃。     

不同气候条件下平板太阳能集热器动态热性能的解析

利用一种可结合环境气象数据等参数来计算平板太阳能集热器一段时间内集热效率动态分布的数学模型,对比研究了不同气候区典型城市年平均效率及逐月效率分布的差异,分析了入口温度与环境温度温差、太阳辐照度对集热器全年瞬时效率的影响,并将该模型与《太阳能供热采暖工程技术规范》中的集热效率计算方法进行了对比。通过分析说明了在研究太阳能集热器的集热效率时,应结合气象条件和运行参数动态进行研究分析,冬季的瞬时效率并非总是低于夏季。该模型可更精确地模拟实际工程情况来计算集热器平均效率,是一种更加适应不同气候地区的太阳能集热器热性能模型,为工程实例中平板太阳能集热器平均效率的选取提供了参考。     

武汉地区全玻璃真空管太阳能集热器冬季集热性能影响

为了对武汉地区太阳能集热器的有效应用提供可靠参考,用本文利用Fluent软件,在武汉地区冬季气象条件下分别对集热管管长为1 800～2 100 mm、管径为41～53 mm、安装倾角为33°～51°的全玻璃真空管太阳能集热器集热过程进行模拟,并进行实验验证。结果显示,实验值与模拟值拟合度为90%以上;安装倾角由33°增加至51°时,水箱流体温度升高1.59℃,集热效率升高了1.21%;当集热管管长由1 800 mm增加至2 100 mm时,水箱流体温度升高1.08℃,集热效率降低了1.28%;集热管管径由41 mm增加至53 mm时,水箱流体温度升高1.53℃,集热效率降低了2.05%。结果表明,武汉地区集热器倾角不应小于51°,集热器单位吸热面积容水量越大,流体温度越小、集热效率越高。     

太阳能空气集热器(Ⅰ型)的数学模型研究

用数学模型化方法研究了太阳能空气集热器的集热传热性能,建立了基于二维假设下的流体流动和热量传递的稳定态数学模型,并用有限差分法进行数值求解,计算得到稳态下太阳能空气集热器的速度、温度分布图以及集热效率与空气流量、入口空气温度、入身太阳辐照度和表面盖板透过率的关系。结果表明,对Ｉ型太阳能空气集热器,集热效率随空气流量和表面盖板透过率的增加而增大,随入口空气温度和入射太阳辐照度的增大而减小。计算结果与     

两种聚光器联合驱动的鼓泡加湿除湿型太阳能海水淡化系统实验研究

设计一个由太阳能空气集热器和曲面菲涅尔透镜联合驱动的鼓泡加湿除湿型太阳能海水淡化系统,介绍该系统的结构和运行原理,对多曲面聚光器的聚光特性进行光学仿真分析,对装置各部件的能量进行平衡计算,测试系统在实际天气条件下的产水性能,给出太阳辐照度、装置运行温度和产水效率随时间的变化关系。当太阳辐照度平均为795 W/m2时,该装置集热管出口温度最高为64.8℃,产水量约为9.48 kg/d,整体系统热效率为43.5%。     

微热管阵列光伏光热组件瞬时效率实验研究

将新型平板热管——微热管阵列应用于太阳电池的散热,制成光伏光热一体化组件,在降低电池温度提高发电效率的同时对余热进行收集利用,达到热电联供的目的。为了测试微热管阵列光伏光热组件的性能,对该组件进行瞬时效率实验,测得瞬时热效率曲线的截距η0可达到41.4%,斜率FRUL为3.95,20℃入口温度时的太阳能利用总效率可达到50%以上,综合性能效率达70%以上;瞬时热效率随室外环境温度的升高而增加,随冷却介质入口温度的增加而减小,环境温度为6℃和19℃时的瞬时热效率相差10%以上,入口温度是20℃的瞬时热效率比40℃时高8.5%。背板温度是影响电效率的关键因素,在测试期间,光伏光热组件电效率保持在10.5%~12.3%之间。     

基于太阳能热发电系统效率的最佳运行温度

分别对汽轮机组热机效率和太阳能集热器效率进行了分析,并对热机效率进行了修正,得到了不同状况下的太阳能热发电系统效率和最优运行温度。研究表明:随着太阳辐照度、太阳能热发电系统聚光比的增加,系统效率提高,最佳集热温度升高;然而,当综合传热系数增大时,系统效率下降,最佳集热温度降低;太阳能集热器光学效率的变化,只影响系统效率,对系统的最佳集热温度影响不大。     

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。