槽式太阳能聚光集热器传热性能研究

建立了槽式太阳能聚光集热器单侧吸收高热流密度的传热数学模型.该传热数学模型将金属吸热管壁面所能接受到的非均匀热流简化为矩形分布,考虑了金属吸热管管壁的周向导热,选取Dudley的试验数据验证了传热数学模型的可靠性并分析了影响集热器传热特性的主要因素.通过Fluent软件研究了槽式太阳能聚光集热器金属吸热管的周向温度分布规律.结果表明:该传热数学模型具有一定可靠性;流体温度、太阳辐射强度和流体体积流量是影响集热器管内换热特性和管壁周向温度分布的主要因素.     

平板式太阳能集热器稳态热性能数值模拟研究

采用有限容积法研究了平板式太阳能集热器的稳态热性能,分析了环境温度、工质入口温度、集热管间距及集热管管径对平板式太阳能集热器热性能的影响。建立翼管式平板式太阳能集热器的物理模型,对该模型进行数值模拟,并将模拟结果与实验研究结果进行对比分析。研究结果表明:随环境温度升高,工质入口温度降低,可显著提高集热器的瞬时效率。太阳辐射强度为740 W/m2,环境风速为4 m/s时,环境温度从0℃增加到30℃时,集热器的瞬时效率从35.85%增加到82.19%;工质入口温度从50℃降低到10℃时,集热器的瞬时效率从23.24%增加到79.78%。减小集热管间距,增加集热管管径都有利于提高集热器的瞬时效率。太阳辐射强度为740 W/m2,环境风速为4 m/s时,集热管间距从180 mm减小到40 mm时,集热器瞬时效率从58.23%增加到65.78%;集热管管径从8 mm增加到20 mm时,集热器瞬时效率从59.47%增加到66.78%。该研究结果有利于对平板式太阳能集热器的设计参数进行优化设计。     

一种新型平板式太阳能集热器

本产品是采用新型合金材料和特殊结构制造的平板式太阳能集热器。它既可安装成建筑物瓦面和幕墙,也可用于热水工程和家用太阳能热水器,实现了建筑瓦面与散户安装的统一和兼容。     

整体式太阳能空气集热器传热性能分析

研究了整体式太阳能空气集热器的传热性能,建立了稳态假设下的热量传递物理数学模型;通过CFD软件计算,分析了进口空气流速、空气温度、太阳辐照强度对集热器传热性能的影响;计算结果表明:集热器的集热效率随工质流速的增大而增大、随进口温度的升高而下降、随太阳辐照度的波动很小,受太阳辐射强度的影响不大。     

下冷式脉动热管太阳能集热器传热性能实验研究

实验研究和分析了一种新型下冷式脉动热管太阳能集热器的传热特性。与传统太阳能集热器相比,下冷式脉动热管太阳能集热器水箱位于底部,真空玻璃管不盛水并嵌于水箱上,脉动热管作为传热元件,一部分置于真空玻璃管内,另一部分封于水箱中。实验过程中通过调整脉动热管冷热段间的比例,研究不同情况下集热器启动、运行特性及传热性能。结果表明,在集热器倾角为70°、脉动热管充液率为55%的情况下,脉动热管的当量导热系数随冷热段比例的减小而先升后降;当冷热段比例为47%时,脉动热管的启动温度最低、传热性能最优。     

多孔介质辅助平板式太阳能集热器热性能强化的数值仿真研究

多孔介质材料具有良好的传热和蓄热性能。设计了新型多孔介质辅助平板式太阳能集热器的二维数值仿真模型,对其内部热性能进行了数值模拟,研究多孔介质块的形状(矩形、梯形、三角形结构)、布置数量和渗透率(达西数Da=10^-5～10^-2)等因素对平板式太阳能集热器热性能强化的影响;然后考虑到插入多孔介质伴随的压降和摩擦阻力损失,提出了评价集热器传热性能与阻力损失的性能评估标准。研究结果表明：在平板式太阳能集热器换热通道插入4种不同形状的多孔介质块,矩形多孔介质块背部附近区域更易产生涡区,集热器内传热性能最强,但通道内流动阻力系数大,从而导致阻力损失大。当多孔介质区域总长度一定时,随着多孔介质块布置数量的增加,涡区数量相应增加,集热器内传热性能加强,且通道内流动阻力损失呈现先增加后降低的规律。多孔介质块渗透率对集热器传热性能的影响显著,当Da=10^-2时,集热器传热性能最强。集热器内多孔介质块布置任意数量、高渗透率(Da=10^-2)条件下,矩形多孔介质块的性能评估标准最佳;在多孔介质块布置数量(N=6)较多、低渗...     

槽式太阳能聚光集热器传热数学模型研究

为了计算分析槽式太阳能集热器的传热特性,将金属吸热管表面的热流密度不均匀特性考虑在内,建立了一种传热数学模型;该模型将金属吸热管管壁所能接受到的热流密度简化为矩形分布,考虑了管壁的周向和径向导热。本文以Dudley的试验数据为依据对其进行计算验证,同时也进行了不均匀热流边界条件下槽式太阳能吸热管的管内流动模拟研究。计算结果和模拟结果都与文献提供的数据有较好的吻合度,集热器出口流体温度和效率与试验数据的最大相对误差分别为0.91%和4.79%。该传热数学模型可用于槽式太阳能集热器传热热性的计算分析。     

光伏自驱动平板式太阳能空气集热器设计及其性能实验

提出一种可脱离城市电网自行工作的机械通风型平板式太阳能空气集热器,并进行相应的结构设计、电气设计和性能实验。通过开展实验研究,验证集热器自驱动运行的可行性,并通过对其内部温度分布、光电效率及光热效率分析,获得了其工作特性。实验结果表明,在典型气象条件下,集热器的工作过程可分为5个阶段(上升阶段、前过渡阶段、准恒温阶段、后过渡阶段、下降阶段),存在一个持续时间约2 h的准恒温阶段,在这个阶段自驱动集热器的出口温度、空气流量几乎维持恒定。在光伏组件45°置于首腔的情况下,集热器的光电转换效率在准恒温阶段达到最大值为5.4%,光热转换效率最大值为74.2%,工作日平均热效率约为49.2%。     

曲面太阳能集热器与平板太阳能集热器的性能对比实验研究

目前传统的平板太阳能集热器存在占地面积大、集热性能差等缺点,在一定程度上制约了其在中国的推广及应用,而新型的曲面太阳能集热器的集热性能有大幅提升。通过实验平台测试了曲面太阳能集热器与平板太阳能集热器在2种安装角度时的集热性能,并分析了这2种太阳能集热器的集热性能差异。结果显示,在相同安装角度时,曲面太阳能集热器的集热效率高于平板太阳能集热器的。     

典型太阳能集热器热性能研究

以当今市场保有量最高的两种典型太阳能集热器——全玻璃真空管型太阳能集热器和平板型太阳能集热器为研究对象,从能量传递角度,构建了太阳能集热器在理想状态下的热效率模型,并依据模型计算了极限热效率;最后对两种太阳能集热器做了热性能测试实验,并使用最小二乘法拟合出太阳能集热器瞬时热效率与归一化温差的关系,对比两种太阳能集热器在同一实验条件下的极限热效率和热损失系数,并验证了该模型的正确性。     

平板式太阳能空气集热器流道改进的试验研究和数值模拟

对传统平板式太阳能空气集热器的流道进行了改进,把对角型进出口流道改为多进出口式流道。对改进的集热器的性能进行了试验测试。新的进出口流道消除了吸热板和空气换热不均的现象,出口温度提升明显。在相同条件下,集热器的瞬时效率增加约20%。用CFD方法对集热器内部的流场结构和传热进行的数值模拟对比表明,传统集热器内部存在流动死区,中心截面温度分布不均匀,吸热板上有局部的高温区域,改进后的集热器流场和温度场分布得较均匀。     

太阳能集热器性能的模拟

以太阳能直接蒸汽直接发电系统的槽式太阳能集热器为研究对象,在建立其热力学模型的基础上,对集热器的传热与流动性能进行了系统的模拟研究。模拟结果表明:提高工作流体的初始温度,集热器效率反而降低;增加流量可以提高集热器效率;太阳辐射强度越大集热器的效率越大,并且影响较大。     

圆锥面太阳能集热器的稳态传热分析

本文对带有圆管形玻璃罩的圆锥面太阳能集热器进行了稳态传热分析。用电子计算机计算了各种情况下的吸收器平衡温度。讨论了吸收器直径、风速和吸收表面发射率对平衡温度的影响。计算表明,使用选择性吸收涂层和圆管形玻璃罩都是改善集热器热性能的有效措施。采用玻璃罩还使集热器工作更为稳定。基于本分析设计的太阳能消毒器,对于我国日照丰富、但缺乏燃料的农村有一定的使用价值。     

双温相变平板式太阳集热器耐高温耐冻性能研究

提出一种新型双温相变平板式太阳集热器,阐明其构造形式并建立三维物理模型,通过分析建立了冻害温差、冻害程度等安全性能评价指标,分析该双温相变集热器耐高温、耐低温工况下的蓄放热特性,并对不同地区冬、夏季实际条件下相变集热器温度变化进行了动态模拟研究。结果表明,在中国的拉萨地区,双温相变集热器能有效减小过热时间约2 h,使冻害持续时间减少9 h以上、夜间最低温度提高约11℃。     

梯度孔密度金属泡沫的池沸腾传热性能研究

实验研究了梯度孔密度通孔金属泡沫的池沸腾传热性能。工质为去离子水,梯度孔密度金属泡沫材质为铜和镍, 孔隙率为0.98,泡沫厚度为4-14 mm。实验结果表明：相比于单层泡沫,梯度孔密度金属泡沫显著的增强了沸腾传热能力,但增强程度受孔密度变化梯度、泡沫厚度和材料的影响;梯度孔密度泡沫的池沸腾传热性能随着表面活性剂SDS浓度的增大而减小,而且SDS降低了梯度孔密度金属泡沫的临界热流密度; 添加Al2O3纳米颗粒严重的削弱了梯度孔密度铜泡沫的池沸腾传热能力。     

太阳能集热器热性能动态测试方法研究

对太阳能集热器热性能动态测试方法进行了介绍,并对该方法的数学模型进行了分析;探讨了各项参数在方程中的作用、可以忽略的条件等;分析了稳态测试方法严格规定试验条件的必要性及原因,并对方程的数值求解进行了分析与推导。对同一台太阳能集热器分别进行动态和稳态测试方法的试验数据进行了不确定度分析,对试验结果进行了分析和对比,并分析了太阳能集热器效率曲线截距的差异以及在不同归一化温差处集热器瞬时效率曲线差异的深层次原因。     

整体式太阳能空气集热器热性能研究

对一种新型的整体式太阳能空气集热器,根据简化的物理模型利用CFD软件对集热器内部的流场、压力场和温度场进行数值模拟分析,并与传统拼装式集热器阵列进行对比。结果表明,传统拼装式集热器阵列内部存在流动的滞留区,内部温度分布不均匀,吸热板有局部的高温区域;整体式空气集热器内部流场、压力场和温度场分布比较均匀,有明显的温度梯度,吸热板与空气能够更好的进行对流换热。因此,整体式空气集热器的热性能优于传统拼装式空气集热器阵列。     

太阳能空气集热器热性能测试方法研究

在参考国内外标准和文献资料的基础上,建立太阳能空气集热器的测试数学模型,给出太阳能空气集热器热性能测试的试验方法,在国家太阳能热水器质量监督检验中心(北京)的实验室进行太阳能空气集热器实际测试,并对测试结果进行分析.给出适合我国太阳能空气集热器质量水平的太阳能空气集热器热性能测试方法,为制定我国太阳能空气集热器热性能测试国家标准做技术和实验储备.