正弦型肋片太阳能空气集热器的数值模拟

本文提出了一种正弦型肋片太阳能空气集热器,采用三因素三水平的正交试验法,对不同肋片参数的模型进行数值模拟,得出最优肋片参数组合为:波纹幅值15mm,波纹周期100 mm和肋片高度45 mm.研究表明:在10时至15时的典型工况下,太阳辐射照度变化集热效率的影响较小.空气流量在0.03～O.08kg/s范围内,相较平板型...     

冲缝吸热板渗透型太阳能空气集热器性能研究

介绍了冲缝吸热板渗透型太阳能空气集热器的结构,建立了传热数学模型。采用Matlab程序对传热数学模型进行求解,模拟研究了结构参数、运行参数对集热器热性能的影响。集热器出口空气温度的实测结果与模拟结果的平均偏差为0.99K,证明传热数学模型准确可靠。集热量随吸热板外表面发射率增大而降低,随集热器出口空气流量、太阳辐射强度的增大而升高,随环境温度的增大先降低后升高。集热器出口空气温度随吸热板外表面发射率、集热器出口空气流量的增大而降低,随太阳辐射强度、环境温度的增大而升高。     

椭球面冲孔吸热板太阳能空气集热器性能模拟

提出采用椭球面冲孔吸热板的渗透型空气集热器,模拟分析进风量、太阳辐照度、进口空气温度、环境温度、冲孔尺寸对空气集热器出口空气温升、集热效率的影响。冲孔尺寸一定时,在进风量、太阳辐照度、进口空气温度、环境温度变化范围内,集热效率均可达到50%以上。进风量、太阳辐照度、进口空气温度、环境温度、冲孔进口半径一定时,存在最佳冲孔出口半径,使出口空气温升、集热效率达到最大。较小的冲孔进口半径可获得较高出口空气温升、集热效率,但也增大了空气阻力,提高了加工难度,因此应选取适当的冲孔进口半径。     

L型翅片式太阳能平板双效集热器集热性能数值模拟研究

为提高太阳能双效集热器的集热效率,本文对传统平板式太阳能双效集热器和L型翅片式集热器进行数值模拟,对比分析空气集热模式和空气-水复合集热模式的传热特性,并研究空气和水的流量以及翅片高度对L型翅片式双效集热器瞬时集热效率的影响。结果表明:当空气质量流量为0. 016kg/s,水质量流量为0. 018 kg/s时,L型翅片式双效集热器集热效率比传统平板式集热效率提高了9%;集热器中水瞬时集热效率和空气的瞬时集热效率存在相互制约的关系,但随着空气质量流量或者水质量流量的增加,集热器瞬时效率均有所提高;增加翅片高度可以有效的提高集热器的集热效率。     

平板太阳能空气集热器的数值模拟研究

为评估4种不同类型平板太阳能空气集热器的热性能,本文建立了平板空气集热器的二维稳态CFD模型,对集热器内部空气的流动及热量的传递过程进行数值模拟,并获得了集热器热性能曲线。模拟结果表明,在标准流量下,双流道型(c型)平板空气集热器最大热效率达79.44%,热损系数为5.80,热效率高于其他3种类型的空气集热器,热性能最优。随着空气流量的增加,b型平板太阳能空气集热器由于具有较好的保温特性而表现出更优的集热性能。     

平板型太阳能集热器三维动态传热计算模型开发与应用

平板型太阳能集热器热性能受到环境、运行条件和设计因素的共同影响.本文在分析辐照、温度、风速、入射角度等多因素影响的基础上,建立平板型太阳能集热器部件与环境间导热、对流、热辐射等三维动态传热过程计算模型,开发快速差分求解算法并形成软件,应用于平板型集热器的瞬时传热过程分析和全年运行性能预测.通过在人工环境实验系统中进行不同环境条件多工况实验,计算集热效率与实测最大偏差为0.023,相对偏差为4.9％,集热器热性能分析速度和准确度大大提高.软件在考虑风速、入射角度、热惰性等因素后,全年单位面积辐照量4 941 MJ/m2条件下,平板型太阳能集热器的单位面积集热量比依据瞬时效率曲线计算得到的集热量降低11.0％,可更准确地计算集热器在实际环境和运行条件下的热性能,为系统优化设计提供依据.     

新型变色幕墙太阳能空气集热器冬季热性能实验研究

介绍了一种新型变色幕墙太阳能空气集热器(简称SCCF),这种装置具有冬季供暖和夏季降温的双重功能,在冬季夜间还可起护板的作用,以减少窗户的热损失。实验研究了安装在普通住宅的SCCF装置在不同工况下的集热性能和供暖效果,实测结果表明:SCCF进出风口空气平均温差可达38℃,集热面积为5m~2的SCCF可使实验房内空气平均温度比对比房高3～5℃,SCCF夜间可提高窗户外表面平均温度2.1℃,起到良好的保温作用。     

开孔折流板型太阳能空气集热器的数值模拟研究

为进一步提高空气太阳能的集热性能,折流板开孔型平板太阳能空气集热器被设计出来,文章采用数值模拟方法,研究了其流动传热特性,并且分析了开孔数量、大小以及在不同开孔数量下进口流速对折流板空气集热器集热效率的影响。研究结果发现:在入口流量为0.015 kg/(s·m²),内设4块折流板上开孔数量为3时,集热效率为44.33%,集热效率最高,比未开孔的折流板型空气集热器的集热效率提高了4.11%。     

太阳能供暖的有效集热量与有效太阳辐照度

针对传统太阳能供暖设计的问题,提出了有效集热量与有效太阳辐照度的概念,系统分析了典型地区太阳能的有效集热量与有效太阳辐照度指标,并与传统日平均集热量计算方法进行了对比分析。结果表明:冬季存在11%～15%的太阳辐照量为无效太阳辐照量,在集热器选型计算与安装方位优化中应予以剔除;集热温度对有效集热量有重要影响,对于拉萨地区,集热温度每提高5℃,平板集热器的有效集热量下降约8%,真空管集热器的有效集热量下降约4%;传统集热量计算方法对于辐照量与集热效率均采用日平均计算方法,导致计算结果存在不确定性误差,误差的大小与当地气温波动、太阳辐照特征、集热参数及集热器类型等多种因素相关。     

平板太阳能集热器空气夹层内自然对流换热的数值模拟

本文采用数值模拟技术研究了平板太阳能集热器空气夹层内的自然对流换热,并对影响夹层内自然对流换热的因素进行了分析。结果表明:集热器内自然对流换热热损失随夹层间距的变化而改变,为降低自然对流换热热损失,最佳的空气夹层间距应为3 cm;夹层间距一定时,吸热板温度越高,对流换热系数越大,自然对流换热作用越强;集热器水平放置时,自然对流换热作用最强,热损失最大,当放置角度超过30°后,自然对流换热热损失基本不变。     

平板太阳能与建筑一体化研究

永不枯竭的太阳能太阳能是永不枯竭的清洁可再生能源,是21世纪以后人类可期待的、最有希望的能源之一。太阳能是太阳内部连续不断的核聚变反应过程产生的能量。尽管太阳能辐射到地球大气层的能量     

太阳能空气集热器除湿空调系统的研究与应用

本文主要介绍一种太阳能全玻璃真空管空气集热器的结构及特性,阐述了太阳能全玻璃真空管空气集热器与双级转轮除湿空调系统结合应用的运行原理。通过一个实际工程运行测试,表明了此种太阳能空气集热器除湿空调系统的运行特性。     

太阳能光伏光热恒温泳池系统的设计与研究

将太阳能、电能等多种能源利用方式进行综合,构建了一种太阳能光伏光热恒温泳池系统。它由泳池恒温系统、卫生热水系统组成。泳池恒温系统由泳池循环太阳能集热系统、泳池空气源热泵加热系统组成。卫生热水系统由卫生热水太阳能集热系统、卫生热水空气源热泵加热系统和卫生热水水源热泵加热系统组成。在米易县游泳馆进行集成示范表明:该系统技术先进,安全可靠,运行成本低,绿色环保。     

四种交叉V型吸热板-底板太阳能空气集热器热性能的数值模拟对比分析

作为最常用的一类平板型空气集热器,V型波纹吸热板空气集热器近年来被广泛应用和研究.采用相同几何尺寸(长2m,宽1m)的波形板,构成四种不同流道的交叉V型吸热板-底板太阳能空气集热器,应用太阳载荷模型,利用FLUENT软件,对集热器在倾角为30°,入口空气流量为60m3/h的工况进行了三维数值模拟,得到集热器不同位置的温度场、吸热板中心宽度0.5m处的平均努赛尔数和瞬时效率,并对其进行了对比分析,得出空气集热器的V型吸热板横向放置、底板纵向放置结构的瞬时效率最高.     

中高温热泵辅助太阳能三联供系统的实验研究

本文建立了利用中高温热泵作为辅助方式的太阳能三联供实验系统,开发了基于触摸屏操作的系统数据采集及运行监控系统(SCADA),并进行了采暖性能实验。结果表明,在12月份每天10:00￣14:00范围内,太阳能可以单独进行采暖,其它时间需要辅助,高温水箱在正常运行时温度一般都维持在45℃左右,12月份实验系统的太阳能保证率为64.6%。在3月份太阳能一天的蓄热量可以达到83.5kWh,热泵工作的性能系数为4.21。     

新型太阳能光伏—热泵复合建筑供能系统及其性能实验研究

将基于平板微热管阵列技术的新型水冷光伏光热(Photoveltaic-thermal,PV/T)系统与双热源热泵相结合,提出1种新型太阳能光伏—热泵复合建筑供能系统。本文介绍了该复合建筑供能系统的组成、工作原理、运行模式及实验台的设计,并对PV/T系统与双热源热泵联合运行模式进行了实验研究与性能分析。PV/T系统峰值功率为1 170 W,压缩机功率为1HP的系统,在室外环境平均气温为4.0℃,平均辐照度684 W/m2条件下,热泵平均制热COP为2.7,平均发电功率为620.5W,平均发电效率为11.7%,全天(9:00~15:00)发电量为4.39 k Wh,平均集热效率为22.3%,光伏光热综合效率为34.1%。实验结果表明该系统能充分利用太阳能和热泵各自优势,通过能源互补,提高系统综合利用效率,满足建筑所需的多种用能需求,在推广可再生能源利用和建筑节能方面具有重要意义。     

现代超高层综合楼建筑节能措施的研究与实践——以北京浦项中心设计项目为例

超高层建筑带来了资源的快速消耗和环境的严重污染。通过利用可再生能源和降低建筑物能耗可以实现建筑与自然环境的融合。北京浦项中心将太阳能光热一体化技术运用在以下两处:顶层厨房内热水的制备、裙房内服务用房热水的制备,采用真空管太阳能热水加热系统;该项目还采用了对流幕墙加热系统,从而减小幕墙冷气流侵袭带来的对流热损失,以及冷辐射对舒适度的影响,防止玻璃幕墙内侧结露。以上技术利用为实操阶段,对新能源利用、降低建筑能耗意义重大。     

板肋加劲板整体稳定数值模拟与受力机理研究

分别采用梁单元与板壳单元建立同时考虑初始几何缺陷和焊接残余应力的受压板肋加劲板整体稳定分析有限元模型,并以相应试验结果进行验证,得到梁与板壳单元模拟受压板肋加劲板整体稳定的异同。采用经验证的数值模拟方法,对不同弯曲失稳方向板肋加劲板的受力机理进行了研究。结果表明:采用板壳单元可以较好还原板肋加劲板整体稳定受力性能,板壳有限元模型与试验试件的承载力最大相对误差为4.2%,平均相对误差为1.48%; 梁单元模型与长(中长)柱试验试件的承载力最大相对误差为5.4%,平均相对误差为1.92%,与短柱试件的承载力相对误差虽仅为0.7%,但由于不能考虑板件发生的塑性失稳,其应力-位移曲线拟合情况相对较差; 不同弯曲失稳方向板肋加劲板整体稳定构件的破坏特征不同,其中对于板肋侧弯曲的板肋加劲板整体稳定构件,被加劲板边缘部分受压达到材料屈服强度且板肋边缘受拉达到屈服强度时,构件整体达到其承载极限; 对于被加劲板侧弯曲的板肋加劲板整体稳定构件,当板肋边缘部分受压达到材料屈服强度时,构件整体达到其承载极限; 对于实际工程中组成钢箱梁顶板的板肋加劲板,制作时应避免朝向板肋侧的变形。     

钢肋预应力混凝土叠合板试验研究与数值模拟

钢肋预应力混凝土叠合板(PCCSSR)是一种新型的叠合楼板,由预制混凝土底板、钢腹板和混凝土上翼缘组成,具有抗弯刚度大、承载力和生产效率高的特点.基于PCCSSR的抗弯试验,对PCCSSR在弹性阶段的抗弯性能进行了数值模拟分析,并得到了PCCSSR的开裂荷载和荷载-跨中挠度曲线.结果 表明,PCCSSR在施工期间具有足够的抗弯承载力和刚度,满足规范的要求;增加混凝土上翼缘的厚度可以明显提高PCCSSR的抗弯性能,合理的钢腹板开孔尺寸及间距和混凝土上翼缘局部削弱深度对PCCSSR的抗弯性能影响不大.同时,采用MATLAB得到了PCCSSR最为经济且力学性能优异的截面形式.对PCCSSR的制作、安装中存在的问题进行了分析,并给出了相应的解决方案.     

地道风与相变平板空气集热器复合系统的实验研究

为提高冬季地道风出口温度以满足建筑供热要求,现有研究中开发了地道风和太阳能平板空气集热器复合系统。针对该系统因太阳辐射间歇性和不稳定性导致出口风温不够稳定,易出现过热且集热器工作时间仅限于日间的问题,本文提出在集热器中耦合相变材料以构成地道风和相变平板空气集热器复合系统。为评估该系统热性能,本文通过实验测试分析了系统出口风温、集热器工作时间和相变材料温度的变化特性,并与传统系统进行了比较。实验结果显示该系统可在近4. 5 h内将出口风温维持在33～35. 8℃,并将最大出口风温降低8℃,集热器夜间工作时间延长近5. 5 h。此外,常用矩形封装结构易导致相变材料无法完全融化,从而显著降低其利用率,而针对此的一种可能解决方法是采用楔形封装结构代替矩形封装结构。上述结果表明本文所开发系统可有效抑制太阳辐射波动对系统出口风温的影响,避免出口空气过热并延长集热器工作时间。在未来实际应用中应根据建筑负荷和系统运行时间选择合适的相变材料容积,以进一步延长系统出口风温稳定时间和运行时间。