两种全玻璃真空管型太阳集热器集热系统动态特性比较

利用实验研究全玻璃真空管型集热器热模型的结果表明,全玻璃真空管内的容水热容对太阳能热水系统动态特性的影响不容忽略,应在模拟采用的方程中包含热容项。冬季采暖工况下比较全玻璃管及U型管式全玻璃真空管型集热器组成的太阳能热水系统的热性能:集热器的出水温度、水泵的运行、有效集热量等,结果显示,在不考虑热容影响情况下,全玻璃管集热器系统的集热量、热效率稍大于U型管式系统。但考虑实际存在的管内容水热容的影响后,U型管式全玻璃真空管型集热器系统却明显大于全玻璃管真空管型集热器系统。通过不同气候条件下的4个典型地区的模拟结果显示,2种集热器集热系统,U型管式全玻璃真空管型集热系统有相对较高的集热效率。对于容水量差距较大的集热器,完全依靠集热器截距效率、热损失系数难以完全评判太阳能集热系统的有效集热能力。     

相变储能型太阳能多功能系统性能研究

针对真空管式太阳能系统易受环境影响,功能单一的问题,建立一种相变储能型太阳能多功能系统模型,对相变储能集热器进行性能实测,采用TRNSYS软件对多功能系统模拟,分析相变材料和集热器流量对系统性能的影响。得出结论,储热水箱出口温度维持在100℃左右时,能满足供热、供热水需求及制冷系统稳定运行。流体流量2 g/s且填充相变材料进行保温时,集热器达到最佳热效率,系统运行性能最优。相变储能集热器温度缓慢降低,蓄热性能更好,使用时间更长,并且获得较高的集热效率,瞬时效率截距值为0.71。     

真空管太阳能集热器研究进展

随着太阳能热利用需求的日益增长,真空管太阳能集热器的相关研究得到广泛关注.本文针对空气式真空管太阳能集热器,概述了集热器结构和相变材料对系统热效率的影响,及相变材料与集热器的组合方式,总结了真空管集热器应用中存在的问题,提出了通过改进组合结构以及增加换热面粗糙度提高相变蓄热性能将是重点研究方向.     

基于槽式聚光反射装置的太阳集热器件性能实验研究

利用槽式太阳能聚光反射装置,对两种太阳能真空管集热器和CHAPS平板集热器进行了以水为流动工质的性能试验,实测系统热效率及温度.对真空管进行了为N2流动工质的实验.实验表明,以水为工质时,采用聚光式太阳能真空管及CHAPS平板集热器,系统具有较好的热转换效率,达70%～80%.当水流量低于0.0046kg/s时,水容易加热至沸腾状态.用真空管对N2进行加热,可使气体温度达450～500℃,但加热气体时的热效率较低,在32%以下.     

两种太阳集热器的热性能对比分析

介绍了平板型太阳集热器和热管式真空管太阳集热器,并对其热性能进行了测试分析对比.平板型太阳集热器所能达到的最高效率略高于热管式真空管太阳集热器,但是随着集热温度升高,其热损失增大,效率降低,热管式真空管太阳集热器的集热效率波动较小,稳定在较高的水平。     

槽式太阳能集热与相变蓄热耦合模型(Ⅰ):模型验证及性能分析

建立槽式太阳能集热与相变蓄热耦合模型,开发数值模拟程序。研究一日中太阳辐射强度非稳态变化引起的集热器出口工质温度波动对相变蓄热单元蓄热性能的影响规律;并进一步对比分析单一相变材料和2级组合相变材料对蓄热性能的影响。结果表明,蓄热速率随时间呈现先减小、再增大、然后再次降低的变化规律,总蓄热量存在一个最大值。单一相变材料在14∶18时完全熔化,总蓄热量在16∶00时达到最大值;组合相变材料在13∶45时完全熔化,总蓄热量在15∶14时达到最大值。采用组合相变材料可以提高蓄热速率。     

相变蓄热式PV/T集热器的试验研究

为冷却光伏组件,用定型相变材料填充管板式PV/T集热器,并以无集热器组件和保温材料填充的集热器为参照组,进行了工质(水)温升及对组件冷却效果的试验。试验结果表明:采用相变材料填充的相变蓄热式集热器能明显降低组件温度,并提高了热能利用率,其冷却效果和工质温升均优于保温材料填充式集热器;在流量为30 L/h的开式水冷条件下,相变材料填充式集热器工质(水)的平均温升为5.6℃,平均获得热能702k J/h,组件温度平均降低了6.8℃,理论光电转换效率提高了3.4%;使用相变蓄热式集热器的组件温度变化约滞后于太阳辐射变化2 h,最低效率时刻避开了辐射值最大时刻,全天效率得到提高。     

蓄能型空气式太阳能集热器热效率研究

针对以水为传热介质真空管太阳能集热器存在的低温冻裂、过高温炸裂和使用间断性等问题,将太阳能集热器的真空管进行改进设计,并在其中设置相变蓄能棒,采用空气为传热介质,研制了一种新型空气式太阳能集热器。实验测试表明：在平均辐照强度为727 W/m2条件下,可延长供热3 h,并随着辐照强度增加供热时间延长;无相变材料的真空管太阳能集热器平均集热效率为36%,相变蓄能棒平均等效集热效率为60%,新型蓄能型空气式太阳能集热器综合集热效率为96%;与传统以水为介质的内插式真空管太阳能集热器平均集热效率为58%相比,该新型集热器集热效率有显著提高。     

太阳能吸热器换热管蓄热数值模拟与试验研究

对以高温共晶盐LiF—CaF2为相变材料(PCM)和以干空气为工质的相变蓄热系统，采用焓方法建立了以控制体单元为对象的单管相变蓄热模型，并对系统进行了数值分析，得到了循环工质气体出口温度、相变材料容器最高温度和平均壁温等参数的瞬态变化曲线，实验研究了吸热器换热管的蓄傲热性能，分析了工质进口温度、输入热流级工质流量对工质出口温度、PCM容器平均壁温及最高壁温的影响。计算结果和试验表明单元换热管的蓄傲热性能达到了设计要求，试验结果与数值计算吻合良好。     

太阳能集热器容水量对热系统性能影响的研究

所建立的太阳集热器动态模型不同于传统模型是因为其考虑了集热器容水量的热容对集热器热特性的影响。研究了该模型与传统模型的区别,分析了不同类型容水量对集热器出水水温、集热系统水泵的启停控制、有效集热量的影响。结果显示:水热容对全玻璃真空管集热器的出水温度影响明显;对于容水量较小的平板式集热器,水热容的影响相对较小;减少容水量会增加水泵开启时间,增加有效集热量。     

直通式真空管空气集热器热性能实验及干燥应用

在直通式太阳能玻璃真空管空气集热器基础上改进联箱结构,并搭建测试平台对该种改进型空气集热器进行热性能实验研究。通过实验比较改进前后集热器的温升和效率,获得改进后集热器出口温度与太阳辐照度关系的线性回归方程,掌握不同空气质量流量对集热器出口温度和集热效率的影响规律,分析得到该种真空管的最佳串联个数,并对应用该种集热器的太阳能干燥系统的干燥效果进行初步测试分析。该研究结果可为太阳能空气集热干燥系统的设计及应用提供参考。     

直通式太阳能真空管集热器热性能分析

通过对直通式太阳能真空管传热模型的分析,在导出单根带翅片与不带翅片的直通式太阳能真空管的总热损失系数、效率因子、热迁移因子和瞬时效率的基础上,建立了直通式太阳能真空管的性能预测模型;针对由多根并联、顺流布置的直通式太阳能真空管组成的平行流集热器,对比计算了带翅片与不带翅片两种真空管及由其组成的集热器的瞬时效率。结果表明,在工质流量,进口温度,环境温度等条件相同的情况下带翅片的直通式太阳能真空管以及由其构成的集热器的瞬时效率分别比不带翅片的太阳能真空管及集热器提高很多;并联直通式太阳能真空管间的流量分配不均匀性致使集热器的整体效率低于单根真空管的瞬时效率。     

一种基于新结构的线性腔式太阳能集热器研究

提出一种适用于槽式太阳能热发电系统的新型线性腔式集热器。通过Tracepro模拟聚光镜焦距、弧形结构及开口宽度对系统光学性能的影响;采用热网络模型对该集热器的传热性能进行参数化研究,确定优化的集热器结构为优弧型,开口宽度为70 mm,与其匹配的聚光镜焦距为2100 mm。研究结果表明,当太阳直射辐射强度为500 W/m2,集热温度为650 K时,系统光热转换效率达65.3%。与一类传统真空管集热器的对比表明,该新型线性腔式集热器的集热性能优于UVAC Cermet直通式真空管集热器。另外,该线性腔式集热器生产和维护成本明显低于真空管集热器,对于促进槽式太阳能热发电技术具有重要意义。     

波纹丝网型太阳能空气集热器热性能特性研究

提出一种新型波纹丝网型太阳能空气集热器,根据集热器的传热关系,用Matlab建立数学模型,并搭建实验系统进行测试,验证模型的准确性.利用模型研究关键结构参数和运行参数对集热器热性能的影响规律.结果表明:出口温度和集热量的模拟值与实验值最大偏差分别为2.3 K和443％,当温度系数介于0.01～0.05时,波纹丝网型太阳...     

不同热调控策略下太阳能PV/T-PCM系统性能实验研究

通过在太阳能集热器中添加饱和式脂肪酸相变材料,对太阳能光伏光热系统的不同热调控策略开展了实验研究。分析集热器中通水和不通水两种热调控策略对系统能量利用的影响。结果表明：相变材料可有效降低光伏板温度,但两种热调控策略下相变材料存在明显的温度分层现象;与不通水策略相比,通水策略在强化系统换热的同时促进了更多余热的回收,不通水和通水策略的热效率分别为71.3%和77.1%;通水策略可以更加有效地降低光伏板温度,缓解相变材料过热的影响,光电转化效率提高了7.3%。     

纳米流体为工质的直吸式太阳集热器性能研究

搭建具有自动跟踪功能的直吸式太阳集热器实验系统,以Ti N-EG纳米流体为工质,采用菲涅尔透镜将太阳光聚焦到集热管上,集热管采用双层真空管。测量不同流量、辐照度时集热管内部及进出口处的流体温度;使用CFD软件得出集热管内的温度分布。通过分析管内的温度分布、进出口温差及集热器的热效率,对集热器的工作性能进行评价。结果表明:数值模拟与实验结果较吻合,集热器的热效率可达70%以上,出口处工质温度达到120℃以上,该集热器可工作于中温区域。     

相变蓄热式集热器蓄放热数值与实验分析

对一种相变蓄热式太阳集热器的蓄放热过程进行CFD软件数值模拟和实验测试。该集热器由全玻璃真空集热管、相变蓄热单元和U型换热器组成。选用相变温度在330~400 K的3种适合于太阳集热器的复合相变材料石蜡、Ba(OH)_2·8H_2O和赤藻糖醇,在蓄热式集热器中进行蓄放热性能测试。研究表明,填充Ba(OH)_2·8H_2O的蓄热式集热器在总蓄热量、材料内部温度均匀性等蓄放热方面性能优越。实验结果对蓄热式集热器的设计具有参考价值。     

集热器效率与能量曲线统一的探讨

由于对太阳能集热器面积定义的不统一,当用不同的面积进行计算时,造成了同一台集热器得到不同瞬时效率方程的结果,因此,不能真实地反映集热器热性能的优劣,甚至会引起用户误解。文章以全玻璃真空管集热器和U型管CPC集热器的测试为基础,对测试数据进行了效率和能量方程的拟合与计算,每台集热器只得到唯一的能量方程和曲线;并且,能量方程仅与太阳总辐照度G和集热器进口温度与环境温度之差(ti-ta)有关,与集热器面积无关,避免了计算面积对集热器性能曲线的影响。用能量方程来表示集热器的热性能更合理,建议将其纳入相关标准中,以准确表征集热器的热性能。     

无吸热管球形腔式集热器的设计与数值模拟

腔式集热器是点聚焦式太阳能集热系统的核心部件。目前,大多数腔式集热器均在腔体内壁上铺设吸热管,这样会导致该腔式集热器结构复杂、热损失严重。因此文章提出了一种新型的无吸热管球形腔式集热器,并对该腔式集热器的结构参数进行设计,而后采用Trace Pro,ANSYS软件对该腔式集热器进行光学仿真和热稳态分析。研究结果表明:无吸热管球形腔式集热器可以对聚焦光线进行多次反射和均匀吸收,光吸收率大于90%;当腔体内壁温度为500℃时,该腔式集热器的热效率为57.5%,随着腔体内壁温度的逐渐降低,热效率会逐渐升高;导热腔壁的热流主要集中在工质孔处,导致工质孔处工质获取热量的效率较高。     

以太阳模拟器为光源的集热器室内稳态性能对比

以大面积太阳模拟器考察了平板式太阳能集热器、热管真空管式太阳能集热器、全玻璃真空管式太阳能集热器室内稳态下的性能。经测定,全玻璃真空管式太阳能集热器的时间常数为1235 s,其压力曲线随流速变化平缓。在辐照强度为900 W/m2、进口温度低于57℃时,平板太阳能集热器的效率高于热管真空管式和全玻璃真空管式太阳能集热器;进口温度高于57℃时,式真空管式太阳能集热器的效率高于平板式太阳能集热器;进口温度高于64℃时,全玻璃真空管式太阳能集热器的效率高于平板式太阳能集热器。在工作温度范围内,全玻璃真空管式太阳能集热器的效率低于热管真空管式太阳能集热器。设计、流动和换热特征影响了集热器的性能。