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.     

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。     

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。     

新型双风道太阳能空气集热器的数值模拟研究

太阳能空气集热器的集热效率偏低会导致出口温度的不均匀以及能源浪费,优化空气集热器可以有效地提高集热器的集热效率,降低能耗。文章通过建立新型集热器的数学模型,采用Fluent软件对其进行模拟计算,分析了空气流速以及空气进口温度的不同对于集热器出风温度以及集热效率的影响,比较了上、下风道速率不同时的集热器效率。结果表明:当保证上、下层风道风速相同时,出风温度随着进口风速的增大而减小,双风道集热器的瞬时集热效率随着上层风速增大而增大,而随着下层风速增大而减小;双风道集热器的出口温度随着进口温度的升高而上升,集热效率随之下降。     

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。     

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.     

R410A直膨式太阳能热泵热水器性能研究

为了研究各种参数对以R410A为工质的直膨式太阳能热泵热水器系统的性能特性的影响,在建立太阳能集热/蒸发器和冷凝器的分布参数均相流动模型、压缩机和电子膨胀阀的集总参数模型,以及系统制冷剂充注量模型的基础上,编制了系统性能模拟程序,以电子膨胀阀进、出口焓值和制冷剂充注量为迭代判据进行求解.在太阳能集热/蒸发器出口过热度维持不变的条件下,模拟分析了环境参数、运行参数和结构参数对热水加热时间、集热器集热效率和系统性能系数（COP）的影响特性.模拟结果表明：太阳辐射强度和环境温度的升高可显著提高系统性能系数,并缩短热水加热时间|压缩机转速的提高使得系统性能系数降低,但可有效缩短热水加热时间|水箱容积的变化对系统性能系数影响很小|适度增加集热面积可提高系统性能系数.     

滑移式线性菲涅尔太阳能集热器的设计及实验研究

介绍了一种滑移式线性菲涅尔太阳能集热器的设计方法及其工作原理.当真太阳时为10：00~14：00时,在TracePro中对此集热器进行光路模拟,得出一天中光斑的变化情况,并与实验结果进行对比,最后进行全年光斑模拟分析.模拟及实验结果表明：两曲线规律基本一致,均呈现先增大后减少的抛物线对称分布规律;集热器有滑移时一天中的平均集热效率为22.90%,模拟等效平均集热效率为24.45%,无滑移时平均集热效率为6.40%.     

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.     

蓄能型振荡热管太阳能集热器性能研究

本文设计了一种蓄能型振荡热管太阳能集热器,将其应用在蓄能型振荡热管太阳能热泵系统中,实现太阳能分季节全天候利用,提高能源利用率.使用Gambit软件建立蓄能型振荡热管太阳能集热器的三维模型,并利用Fluent软件对蓄能型振荡热管太阳能集热器中相变材料的蓄热过程进行了模拟研究,得到不同集热器结构参数、集热器内蓄能材料、太阳辐射强度、外界换热条件等对其温度场、液化率等的影响.根据模拟结果,振荡热管间距选17 mm,真空管后增设金属反射板,集热管内采用复合相变材料,夏季利用高温相变材料蓄热直接加热热水,冬季利用低温相变材料给热泵蒸发器供热,从而提高系统整体性能.     

A design method and numerical study for a new type parabolic trough solar collector with uniform solar flux distribution

The non-uniform concentrated solar flux distribution on the outer surface of the absorber tube can lead to large circumferential temperature difference and high local temperature of the absorber tube wall,which is one of the primary causes of parabolic trough solar receiver(PTR)failures.In this paper,a secondary reflector used as a homogenizing reflector(HR)in a conventional parabolic trough solar collector(PTSC)was recommended to homogenize the solar flux distribution and thus increase the reliability of the PTR.The design method of this new type PTSC with a HR was also proposed.Meanwhile,the concentrated solar flux distribution was calculated by adopting the Monte Carlo ray-trace(MCRT)method.Then,the coupled heat transfer process within the PTR was simulated by treating the solar flux calculated by the MCRT method as the heat flux boundary condition for the finite volume method model.The solar flux distribution on the outer surface of the absorber tube,the temperature field of the absorber tube wall,and the collector efficiency were analyzed in detail.It was revealed that the absorber tube could almost be heated uniformly in the PTSC with a HR.As a result,the circumferential temperature difference and the maximum temperature could be reduced significantly,while the efficiency tended to decrease slightly due to the inevitably increased optical loss.Under the conditions studied in this paper,although the collector efficiency decreased by about 4%,the circumferential temperature difference was reduced from about 25 to 3 K and the maximum temperature was reduced from667 to 661 K.     

辐射强度对直膨式太阳能热泵系统性能的影响

为分析太阳辐射对直膨式太阳能热泵系统性能的影响,研究了变频控制的R134a直膨式太阳能热泵热水器系统。对典型冬季试验中不同太阳辐射强度下的系统性能和关键参数进行讨论。试验结果表明,吸气过热度和系统COP(coefficient of performance)值都随太阳辐射强度的增加有不同程度的增加,压缩机平均排气温度则略有下降。在相似的环境温度下,当辐射由233 W·m^-2增至631 W·m^-2时,系统COP由3.39增至4.31,相对增加了28.9%。同时,集热器集热效率与太阳辐射强度呈现负相关的关系,太阳辐射越强,集热器集热效率越低。当有效集热面积为2.10 m²,太阳辐射强度由233 W·m^-2增加到631 W·m^-2时,集热效率由2.17减小到0.9,降低了58.5%。     

辐射强度对直膨式太阳能热泵系统性能的影响

为分析太阳辐射对直膨式太阳能热泵系统性能的影响,研究了变频控制的R134a直膨式太阳能热泵热水器系统。对典型冬季试验中不同太阳辐射强度下的系统性能和关键参数进行讨论。试验结果表明,吸气过热度和系统COP(coefficient of performance)值都随太阳辐射强度的增加有不同程度的增加,压缩机平均排气温度则略有下降。在相似的环境温度下,当辐射由233 W·m^-2增至631 W·m^-2时,系统COP由3.39增至4.31,相对增加了28.9%。同时,集热器集热效率与太阳辐射强度呈现负相关的关系,太阳辐射越强,集热器集热效率越低。当有效集热面积为2.10 m²,太阳辐射强度由233 W·m^-2增加到631 W·m^-2时,集热效率由2.17减小到0.9,降低了58.5%。     

主动式太阳能供暖系统保证率定量分析

目的研究主动式太阳能供暖系统在南墙布置太阳能集热器时,布置率和蓄热水箱客积对太阳能供暖保证率的影响,从而实现太阳能的有效利用．方法以沈阳地区的某住宅为研究对象,采用DeST—h软件建立一个六层的仿真模型,对建筑全年的供暖能耗进行动态模拟,分别计算不同集热器布置率和蓄热水箱容积下的太阳能利用总量,对计算结果进行分析得到太阳能供暖保证率．结果当集热器的布置率达到80％时,太阳能保证率可达到29．56％;当集热器的布置率为30％时,太阳能保证率可达到11．03％．结论在满足建筑条件限制的情况下尽量增大集热器布置率,在满足蓄热情况下尽量选取小容积蓄热水箱,具体可以根据计算出的适宜的蓄热水箱容积选取．     

塔式太阳能腔式吸热器热性能的实验研究

在自行建立的太阳能腔式吸热器热性能实验台上,研究热流密度、入口工质水体积流量、风速等参数对腔式吸热器热性能的影响.结果表明：太阳能模拟器的热流密度整体上呈高斯分布,吸热管的轴向壁温差可以高达50 ℃;正对太阳能模拟器的#5号吸热管出口水温升最高,可达40 ℃.吸热器的热损失随热流量的增大、入口流量的减小及风速的增大而增大,且热流量因素的影响最大;腔式吸热器具有较高的热效率,正向平衡计算热效率大于85%,且正、反向能量平衡的计算热效率偏差在3%以内.     

内插热管式太阳能集热器内相变材料的蓄热/释热特性研究

提出一种蓄能型内插热管式太阳能集热器,在太阳能真空管和振荡热管蒸发段之间充灌相变材料,提高集热器的瞬时集热效率. 利用Gambit软件建立内插热管式太阳能集热器的三维模型,基于FLUENT软件的凝固/熔化模型,以癸酸(CA)为相变材料进行模拟研究,采用Boussinesq近似法对比分析了考虑浮升力前后的真空管内温度场分布、液化率、不同测点的温度曲线的变化,探究了浮升力对集热器内蓄热/释热过程换热规律的影响. 结果表明,相变材料熔化过程中浮升力起着至关重要的作用,使得真空管内顶部的升温速度快于底部. 而凝固过程中浮升力的影响可以忽略不计. 蓄热过程中集热器内相变材料在轴向上的传热方式,固态显热和相变蓄热阶段以导热为主,液态显热蓄热时以对流传热为主,而在径向上始终以导热为主.     

槽式太阳能集热器传热模型及性能分析

槽式太阳能集热器一维和二维传热数学模型是一组非线性代数方程,为改进求解的稳定性和计算精度,将槽式太阳能集热器一维和二维传热模型的求解看作有约束优化问题,建立了集热器传热过程求解的有约束优化数学模型,应用MATLAB软件优化函数fmincon进行求解。分析了传热流体入口温度及太阳能辐射热流密度变化对集热器性能的影响。采用fmincon函数求解集热器传热过程,计算速度快,计算过程稳定。分析表明,传热流体温度变化对集热器效率的影响大于太阳能辐射热流密度对集热器效率的影响。     

太阳能供暖系统室内地下储热水箱的散热规律

针对太阳能地下储热水箱布置位置的不同,利用Fluent程序对太阳能储热水箱散热进行数值模拟和计算,得出在不同工况下,储热水箱周围土壤的温度场分布。同时,建立地下储热水箱的物理模型和数学模型,分析地下储热水箱的换热特性,并结合实际工程,验证其地下储水箱全年散热量和储能量,获得水箱顶板损失量与总散热量关系。计算结果表明,在相同工况下,冬季室外储水箱能量的散失量远高于室内,室内地下储水箱顶部散热量减少,因此该方式可以用来抵消这部分能量所需的集热器面积的减少,提高储热水箱的储热效率以及减少用户投资。