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。     

太阳能平板集热器关键参数对其热性能的影响

为了提升太阳能在建筑能源供给体系中的比重,形式多样的太阳能集热设备及其系统在建筑领域得到了广泛应用。基于机理分析法,建立了具有单层玻璃盖板的管板式太阳能平板集热器的稳态传热模型。并且针对集热管间距、集热管内径、工质入口温度和工质质量流量等关键参数对集热器集热效率的影响特性进行了数值模拟与分析。结果表明,建立的该稳态传热模型是可行的;此外,在其余参数值保持不变的情况下,减小集热管间距或增加集热管内径均可使集热器瞬时效率增大;增大工质入口温度会导致集热器瞬时效率下降;而增大工质质量流量会提升集热器瞬时效率。这些结论对于太阳能平板集热器在太阳能建筑一体化的实际应用中,具有一定的参考作用。     

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。     

平板太阳能空气集热器研究进展及应用

化石能源的过度消耗引发了严重的环境问题,利用可再生能源刻不容缓,太阳能作为一种理想能源,可利用性极强。平板太阳能空气集热器是一种将分散性、不稳定性强的太阳辐射能转换成热能的装置。近年来,国内外学者通过实验和数值模拟等方式对平板太阳能空气集热器进行了广泛研究。将主要介绍平板太阳能空气集热器的主要构成部件及其工作原理;基于对集热器部分评价指标及影响因素的分析,探讨了平板太阳能空气集热器性能优化途径;阐述了平板太阳能空气集热器低温热利用情况。针对集热器结构及建筑一体化等对平板太阳能空气集热器的后续发展提出展望。     

平板型太阳能空气集热器的应用分析

本文通过对平板型太阳能空气集热器的理论分析,介绍不同的空气流道厚度、空气流速对空气集热器的散热损失及瞬时效率的影响,为优化设计太阳能空气集热器提供一定的设计依据。     

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...     

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。     

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.     

壁挂式太阳能空气集热器变风量控制运行效果研究

本文以壁挂式太阳能空气集热器(Wall-mounted Solar Air Collector,WSAC)为研究对象,采用现场实测和理论分析的方法,通过研究太阳辐射照度、送风量与WSAC瞬时效率以及纯效率的关联性,提出了综合考虑建筑能耗时变风量工况下提高WSAC运行效率的途径.而后,利用实体大实验房,分别采用连续定风量...     

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。     

太阳墙式空气集热器的供暖试验研究

介绍了一种用于普通建筑物供暖的太阳墙式空气集热器。对集热器在竖直放置时,自然对流和强迫对流方式下的集热效率进行了试验测试,强迫对流方式下的平均集热效率为60.6%。采用风机强迫对流为普通建筑物供暖,可基本满足冬季室内温度的要求。     

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。     

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。     

太阳能集热器长度的优化计算

依据槽形抛物镜－管簇结构腔体式吸收器太阳能集热器的热阻网络和建立的集热器效率优化模型，以工作介质比热为参变量，计算了集热器长度的最优设计值。     

基于动态传热分析的平板型太阳能集热器设计软件开发

平板型太阳能集热器的热性能受到环境因素、运行条件和设计因素的共同影响。为提升太阳能热利用工程的应用效果,需要针对环境和运行条件,对平板型太阳能集热器进行优化设计。本研究通过分析平板型太阳能集热器内部以及与环境间导热、对流、热辐射等动态传热过程,建立了计算集热量、集热效率以及集热器瞬时效率曲线的平板型太阳能集热器三维动态传热模型与差分求解算法,开发了具有传热过程分析和运行性能预测的平板型太阳能集热器设计软件,提高了不同环境因素、设计因素以及运行参数影响下集热器热性能分析速度和准确度。     

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。     

热管平板集热器在建筑与太阳能一体化系统中的应用

建筑能耗在各种能耗中所占的比例较大,降低建筑能耗有很多措施,太阳能就是减少常规能源消耗的有效途径之一。热管平板集热器是一种有良好发展前景的集热器型式,热管平板式集热器具有热容小,启动快,防冻防腐性能好等特点。结合热管平板集热器的特点,分析了其在太阳能系统的应用,设计良好的集热器及太阳能利用系统可以有效地实现建筑节能。     

空气源热泵-太阳能组合系统在寒冷地区运行特性的模拟研究

对郑州某办公楼的空气源热泵供暖系统进行了供暖性能实验,分析了室外气温和供暖负荷率对机组运行效果的影响,结果表明,寒冷地区冬季采用空气源热泵进行供暖具有技术可行性但并不经济.基于实验数据,对空气源热泵-太阳能组合系统进行了模拟研究,分析了不同供暖面积下,冷凝温度、蒸发温度、集热器面积及供水温度等对热泵供暖运行性能的影响,...