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。     

太阳能平板空气集热器长宽比的数值模拟研究

太阳能平板空气集热器的长宽比是影响集热效率的重要因素,研究集热器的长宽比可减少集热器的能源浪费,为提高集热器的集热效率提供理论依据。文章围绕太阳能的热利用以及太阳能平板式空气集热器的集热效率问题,基于长宽比不同的平板空气集热器,建立数学传热模型,并且采用Fluent软件分别对其出口温度以及集热效率进行模拟计算,对不同长宽比集热效率进行研究。结果表明:当流道截面风速恒定为0.24 m/s,集热器出口温度随着长宽比增加而上升,最高、最低温度分别为316.36、282.07 K;截面风速恒定时,集热效率随着长宽比增加而下降,最高、最低效率分别为47.65%、31.98%;集热器的得热量差随着集热器长宽比的增加呈现先上升后下降的趋势,最大、最小得热量差分别为47.9、28.24 W;太阳能平板空气集热器的最佳长宽比为3。     

平板太阳能空气集热器热性能的实验研究

设计了一种太阳能空气集热器,对其热性能进行了实验研究。通过实验,分析了冬季3个典型日的集热效率和空气流量、进出口温度、太阳辐射强度间的关系。结果表明,出口温度随太阳辐射强度的增加而增加,集热效率随着空气流量的增大而增大。同时给出了太阳能空气集热器的效率方程。     

蛇形流道太阳能平板集热器的数值分析

为了提高集热器的集热效率和减小占地面积,对传统的平板集热器流道进行改进,把整体空腔流道改为蛇形流道.利用CFD软件对蛇形流道太阳能平板集热器进行数值模拟,分析集热器入口流速对集热器出口温度和集热效率的影响.结果表明:蛇形流道太阳能平板集热器内部特殊的流道为空气提供有效的漩涡生成场所;入口速度越大,漩涡越大;相邻两气腔内的漩涡越近,集热效果越好.随着入口流速的增加,集热器效率明显增加直到稳定.该模型下的集热效率最高能达到0.76.集热器出口温度随入口流速的增加逐渐降低直到稳定,稳定温度下对应的最低流速为4 m/s,并且出口温度随辐射强度的增加而增大.     

固体电蓄热散热器风道模拟优化

对固体电蓄热散热器内部蓄热砖矩形风道进行数值模拟,得到蓄热砖矩形风道的出口风速和出口温度.在矩形风道基础上进行风道优化,即,风道出口尺寸适当减小并对优化风道进行模拟,结果显示优化风道在出口风速与出口温度上都高于原始矩形风道,强化了固体蓄热砖内部的自然对流散热.     

抛物面槽式太阳能集热器热力性能研究

在已有集热器传热模型的基础上,进行简化,不失模型精度以及主要影响因素均能反应的前提下,简化了模型,便于工程的计算与分析。结果表明,集热器热效率随着流体温度的升高而变小,流体温度小于300℃时,无论集热器处于何种运行工况以及何种流量,其热效率都为60~70%;当真空区域空气压力小于13 332.2 Pa时,集热器效率变化较快,大于13 332.2 Pa时,效率几乎不变;集热器效率随着太阳辐射强度的增加而变大,450~950 W/m2是集热器运行的最佳辐射区间;当风速小于5 m/s时,大气温度越高,集热器热效率越高。     

两种太阳能空气集热器性能比较研究

为了研究平板式太阳能空气集热器的集热效率,对不同形状吸热板的集热效率进行了动态测试.结果表明,使用穿孔吸热板的平板太阳能空气集热器的出风口温度和集热效率均明显高于使用无孔波纹吸热板的太阳能空气集热器.该集热器可增加对太阳辐射热能的吸收,加强吸热体和空气的对流换热.     

地道与空气冬季换热特性的数值模拟与分析

目的研究地道工程与空气在冬季的换热特点,分析地道长度、空气流速以及地道埋深对地道与空气换热的影响,从而实现土壤中热量的有效利用.方法以沈阳地区的中德地道风项目为研究对象,采用Gambit软件建立三维仿真模型,利用Fluent软件对地道与空气的换热进行数值模拟,分别计算出不同因素下地道出口处空气的温度.结果当地道长度为100 m时,地道出口处温度为-10.564℃,当地道长度为250 m时,地道出口处温度可达-9.565℃,地道越长,出口空气温度越高;一定长度的地道内风速越低,出口空气温度越高;埋深分别为2 m、4 m、6 m、8 m时,150 m长地道出口处温度分别为-12.052℃、-10.469℃、-10.286℃、-10.093℃.结论其他参数相同时,地道与空气的换热效果随着地道长度的增大而增强;随着地道内风速的增大而减弱,当风速大于5 m/s时,地道出口的空气温度基本保持不变;随着地道埋深的增大而增强,深度达到6 m后,换热效果基本保持不变.     

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。     

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...     

平板型太阳能双效集热器空气集热性能的理论分析

针对两种不同结构的双效太阳能平板集热器,建立上流道和双流道两种结构双效集热器的空气集热模型,以热力学第一定律和第二定律为基础,综合考虑空气集热效率和净有效能的情况下,研究了两种空气流道结构条件下,流道高度对集热器性能的影响.结果表明,对于上流道结构的空气集热器,流道高度为15mm时,热效率和净有效能均最高,15mm是上流道式集热器的适宜流道高度;对于双流道结构的空气集热器,上、下流道高度均为15mm至25mm间时热效率和获得的净有效能最高.     

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。     

管壳式换热器壳程特性的数值模拟研究

利用FLUENT软件对一管壳式换热器壳程流场进行了三维数值模拟,分析研究了折流板数目、进口流速和折流板缺口高度对换热器壳程压降、出口温度的影响,结果显示,随着折流板数目增加,壳程压降和出口温度逐渐增大：随着进口流速增大,壳程压降逐渐增大且趋势加快,而出口平均温度下降,但是温度下降不大;随着折流板缺口高度增大,壳程压降和出口平均温度逐渐减小,但是压降减小逐渐趋于缓和：相同的压降条件下,通过改变折流板数目提高出口温度比改变进口流速和折流板缺口高度更有效。     

制冷剂工质裸板太阳能集热器热性能模拟

为了对裸板太阳能集热器进行热性能分析及优化设计,建立其分布参数均相流动数学模型.该模型基于直膨式太阳能热泵热水系统,利用换热管内、外换热方程和热平衡方程,对过热区和两相区按焓差均分进行划分,采用二分法以换热管长为迭代判据进行求解.通过理论计算分析集热管内制冷剂状态变化和结构参数、运行参数、环境参数对集热器集热效率的影响.模拟结果表明:两相区制冷剂干度变化近似为线性;室外环境温度升高和集热板厚度增大可显著提高集热器集热效率;太阳辐射强度、水箱水温和集热管间距增大使集热效率降低;增加集热管内径对提高集热效率作用不大.     

折流板型太阳能空气集热器数值优化

通过数值求解基于雷诺时均的三维定常粘性N-S方程及能量方程,改变结构、特性及运行参数,对折流板型太阳能空气集热器进行了数值优化,模拟结果表明：折流板的引入可有效提高集热效率,同时对于特定尺度的折流板集热器,存在最优分割腔数;增加集热器上部盖板的保温能力可有效提高集热效率,实际使用中推荐保温能力较好的双玻盖板或适当增加空气间层厚度;集热器的热损失以对流散热占主导,辐射散热为次要因素;运行参数如气温、日照强度等对集热器进出口温升影响显著,但对集热效率影响较小。     

两级反射线性菲涅尔中高温集热系统热性能

针对复合抛物面集热器(compound parabolic collector, CPC)作为二级反射器和单层玻璃盖板的反射式线性菲涅尔中高温集热系统(linear Fresnel reflector concentrator, LFRC)的集热性能,基于稳态传热平衡原理,建立了集热系统稳态传热模型。系统地研究了风速、温度、太阳辐照度、聚光比、传热工质流速和流体进口温度等参数对接收器集热性能的影响,并给出了沿接收器管长的温度和能量分布情况。数值模拟结果表明:对于该集热系统,太阳辐照度、聚光比和工质进口温度是影响集热性能的关键影响因素,最高可达到72％,风速和环境温度对集热效率影响较小。因此增加接收器的长度能够很好地提高集热温度。     

太阳能集热管流量和进口温度对其效率的影响

目的为了提高严寒地区太阳能与常规能源联合供暖过程中太阳能集热系统的效率,充分利用可再生能源.方法以沈阳地区某一利用太阳能与常规能源联合供暖的住宅为研究对象,对太阳能平板集热器建立数学模型,分析当集热管的进口流量和进口温度不断变化的过程中太阳能集热器吸收率的变化情况.结果当流量控制在0.04 kg/s集热器效率为58%;当流量控制在0.08 kg/s集热器效率为61%;当流量控制在0.12 kg/s集热器效率为62%;当集热器进口温度为0℃时效率为85%;当进口温度为30℃时集热器效率为25%.结论集热器涂层,透过率,进口流量以及进口温度的改变都影响太阳能集热器的热效率.     

风道入口段的数值模拟及优化设计

根据某工程双吸离心风机风道布置的特殊要求,采用单吸风口、双出口的风道结构。为了保证风机2个进风口空气流量分配的均匀性,利用计算流体力学软件对风道内流动进行了数值模拟。通过模拟结果发现,风道入口的湍流区对出口流量分配影响明显,需要对入口处的空气流动采取导流措施。计算结果显示,优化入口风道结构后,双出口流量分配达到了很好的均匀性。     

建筑整合式双焦点微型聚光器的设计与性能分析

设计了一种建筑整合式双焦点微型聚光器。光学模拟结果显示,在双焦点无交错式镜场布局下,聚光器的光学效率最高,外墙安装和屋顶安装的光学效率分别为62.5%和63.6%。集热性能测试结果显示,聚光器凭借追踪阳光和散热面积小的优势,相比平板集热器具有更高的集热效率。聚光器安装在屋顶时的日均集热效率为24.3%,安装在外墙时为22.0%,均比平板集热器高10%以上。在满足冬季用水温度的条件下,所设计的聚光器安装在外墙或屋顶时的集热效率均优于平板集热器。     

用于槽式太阳能电站的热管式集热器开发及传热分析

综合利用槽式聚焦型聚光镜和热管式真空管接收器的优越性,开发了一种槽式热管式太阳能集热器,给出了此新型集热器的结构设计。从光学和传热两方面考虑,建立了槽式热管式集热器集热模型,并建立了热管半壁受热的传热模型。对该集热器进行了传热分析和计算,推导出了槽式热管式集热器的集热效率计算公式,与实验室开发的CPC集热器进行了比较。结果表明,槽式热管式集热器效率远高于CPC集热器,最高可达75%,在工作流体温度上升至350℃以上时,因部分流体汽化使集热效率略微降低,仍可保持在70%左右。