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。     

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.     

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.     

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.     

不同积尘形态下平板集热器换热性能试验研究

对平板型太阳能集热器表面积尘进行测试,分析了积尘对其系统性能的影响.研究表明,在同等外界条件下,以集热器表面积尘量11.58g·m-2为例,系统得热量显著下降,集热效率下降了17.40%.通过试验测试,分析了松散和粘结两种积尘状态下不同积尘量对系统集热性能的影响.在具有相同积尘量的条件下,粘结状态积尘对集热性能的影响高于松散状态积尘.在积尘初期系统集热效率下降速度较快,而后逐渐变缓.该研究对太阳能集热器积尘进行定期清洁、提高换热效率具有参考意义.     

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。     

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.     

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。     

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。     

增效盖板对平板集热器热性能的影响研究

针对目前平板太阳能集热器集热效率低等缺点,本文以平板集热器为研究对象,搭建了有无增效盖板的两组集热器性能测试平台,盖板与相应集热器最佳夹角固定为120°,每组集热器采用四块集热板串联,集热面积为7.76 m2.实验分别对两组集热器的瞬时效率和日平均效率进行测试,进而对增效盖板的作用进行实验分析.结果表明增效盖板可以使集热器瞬时效率提升9%左右,日平均效率可以提高7.3%,同时增效盖板结构简单,价格低廉,具有明显的经济效益.     

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。     

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。     

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%.     

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%。     

全瓷集热板及其热性能

研发了一种由多通道陶瓷基体板和黑色陶瓷涂层制成的新型全瓷集热板。全瓷集热板以高强度黏土为主要原料通过真空练泥机挤制成型多通道陶瓷基体板，表面喷涂由黑色纳米粉制备的黑色陶瓷涂层，干燥后经1 100～1 150℃高温烧制而成；阐述了全瓷集热板的物化性能，全瓷集热板具有优良的热吸收性、热稳定性和抗冲击性，太阳吸收比高达0.96,抗折强度约为77 MPa;构建了与建筑集成化的全瓷集热系统，全瓷集热系统的集热效率约为49.2%,比传统太阳能集热系统高约2.5%。     

内插式真空管集热器集热性能提升技术研究综述

真空管太阳能集热器是太阳能热利用的重要途径。内插式真空管集热器是一种结构优化后的真空管集热器,为提升其集热性能,介绍了内插式真空管集热器的工作原理,对其传热机理进行了分析,归纳了当前对内插式真空管集热器的集热性能的研究现状,并在此基础上通过建立集热效率关于环境参数及流量的关联式、改进内插管主管和支管管径尺寸、综合优化集热器布置方式及管间距并设置反射板的方式等方法分析了存在的问题,为低成本、高效率的内插式真空管集热器的研究发展提供了参考依据。     

百叶型太阳能集热墙集热效率实验研究

提出建立了在现有Trombe墙的空气夹层中悬挂百叶窗帘的百叶型太阳能集热墙,搭建了带有百叶型集热墙的可对比热箱实验平台,对百叶型集热墙的集热效率进行了测试和分析,实验结果显示,在冬季时,百叶型集热墙的瞬时集热效率最高能达41％,平均集热效率在30％左右,该研究表明新型百叶型集热墙能显著的提高室内环境温度,改善室内热环境,降低室内制热负荷.     

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.