振荡流热管在太阳热水器上的应用

通过室内实验,研究柱型振荡流热管的传热特性。实验结果表明:加热功率越大,热管的传热性能越好。在相同加热功率下,热管的当量导热系数随倾角的增大先增大后减小,热阻随倾角的增大先减小后增大,在倾角为60°时传热性能最好。倾角为60°加热功率为65 W时,当量导热系数为23406.67 W/(m·K),热阻为0.61 K/W。对玻璃真空管振荡流热管太阳热水器进行室外热性能实验,实验结果表明,太阳热水器平均日效率为56.9%,平均热损系数为3.08 W/K。     

结构参数对全玻璃真空管太阳热水器夜间热损失的影响研究

文章建立了三维非稳态的全玻璃真空管太阳热水器的数值模型,分析了夜间散热时,该热水器内的流动和传热特征,并且在夜间同一工况下,模拟研究了贮热水箱保温材料的导热系数、保温厚度,以及真空管涂层的发射率对贮热水箱温度、真空管温度和该热水器夜间热损失的影响。分析结果表明:随着散热过程的持续进行,全玻璃真空管太阳热水器内温度分层情况越来越明显,内部流体的流速越来越小,真空管内静滞区域自下往上逐渐扩大;当贮热水箱保温材料的导热系数由0.035 W/(m·℃)减小至0.020 W/(m·℃)时,该热水器的夜间热损失减少了8.5%;当贮热水箱保温厚度由50 mm增加至60 mm时,该热水器的夜间热损失减少了5.0%;当真空管涂层的发射率由0.06减小至0.05时,该热水器的夜间热损失减少了4.0%。     

太阳能热水器

１太阳热水器的基本原理太阳热水器就是利用温室原理，把太阳能转变为热能，并向水传递热量，从而获得热水的一种装置。所谓温室原理就是指由于对流、辐射损失减少，使热量聚积，温度逐渐升高的一种自然现象。具体来说，太阳光透过玻璃进入密封的集热器内，大部分能量被集热器内的黑色吸收体吸收，然后将热量传给冷水，冷水加热后重量变轻，自动流入水箱上部，水箱下部的冷水由于密度大而自动流入吸热体继续获得热量，周而复始，水箱内的全部冷水将被加热。太阳热水器通常由集热器、蓄热水箱、循环连接管道、支架及其辅助零部件组成。若是集…     

全玻璃真空管太阳热水器数值模拟研究

基于FLUENT软件及TECPLOT软件,通过对均匀加热条件下的全玻璃真空管太阳热水器内流场及温度场的数值模拟,研究了热水器的对流换热与传质过程;分析了集热管倾角、真空管双面受热对热水器内流场及温度场的影响和真空管与水箱连接处、垂直等温面上的流体速度、温度分布。结果表明,在真空管与水箱连接处出现随机的涡流和真空管内出现分段的小环流,对传热传质过程不利,特别是对于带反射板的双面受热的集热器,应采取措施确保管内对流换热流动的有序性。建议加装导流板,并初步探讨了导流板的长度,确立了最佳板长模拟结构,为后续的理论研究与试验打下基础。     

真空管型太阳热水器传热特性的数值分析

建立模拟真空管太阳热水器内流动与换热的数值模型来研究气候参数和技术参数对真空管型太阳热水器性能的影响,数值模型与实验结果吻合较好。研究结果表明,集热管越长,水箱内平均水温越高,但同时从集热管损失的热量越多,这反而会导致热水器效率下降。在该文的研究范围内,当管长由1.5 m增至2.1 m时,水箱内平均水温升高10.5%~31.9%,同时效率降低了3.1%~11.0%。此外研究结果还表明,从集热管散失的热量占真空管型热水器总热损的80%。     

全玻璃真空管太阳热水器的水量配比

近年来，太阳热水器市场上出现了一种倾向：有些太阳热水器生产厂家为了迎合用户的水箱贮水水温越高越好的心理，在设计太阳热水器时，有意减小水箱的贮水容量，从而使贮水水温升高，并在广告宣传中称自己的热水器可产生××℃高温的热水。更令人不解的是，有些理论工作者也提出，为了满足用户对太阳热水器贮水水温的关心，可用贮水终止温度作为热性能的一个指标。笔者认为，在家用太阳热水器的设计上，以牺牲水箱容量为代价，片面地追求太阳热水器贮水温度的升高，这种做法是能效不高的表现，从节能的角度上讲，是一种浪费能源的做法。正确…     

不同倾角太阳能热水器北京地区热性能试验研究

为确定北京地区不同倾斜角度对紧凑式全玻璃真空管太阳能热水器的影响,本文对不同倾角太阳能热水器集热性能进行试验分析.试验结果表明,相同辐照情况自然循环时,5°～45°倾角太阳能热水器集热性能较为一致,集热性能较好;60°～ 90°倾角太阳能热水器集热性能有所降低,90°倾角热水器集热性能最低.     

顶水式家用太阳热水器讨论

目前市场上销售的家用太阳热水器多数是“落水式”系统 ,即冷水上水管与热水取水管是同一根管路 ,热水器的水箱内胆不具备承压能力。但是 ,落水式家用太阳热水器存在不少缺点 :（１）上下水管路内永远有水 ,管路内的水通常情况下是冷水 ,每次用热水时 ,都要先将管路内的冷水放掉 ;用一次热水（不是将水箱中的水放空） ,管路内的热水因散热又逐渐变成冷水。如此长期使用 ,浪费的热水量十分可观。例如 :一台安装在六楼顶的家用太阳热水器 ,在一楼使用的用户 ,每次至少放掉５ｋｇ左右的冷水。（２）必须设置水位计或自动上水装置 ,这样除增加投…     

带排挤管的真空管太阳能热水器实验研究

用排挤管装入真空管的内管内 ,使真空管内的储水大大地减少 ,减少了能量损失 (实际是提高了水箱内的水温 ) ,经多次实验和计算证明 ,改装后的真空管太阳能热水器的热效率有较大提高 ,经济效益明显     

太阳热水器使用技巧

在使用太阳热水器的过程中 ,有心人会发现 ,如果巧妙地安排、利用上水时间和上水量 ,会起到事半功倍的效果。刚刚开始使用的用户可能不太清楚 ,时间长了 ,慢慢就会摸索出经验和规律。下面我们介绍几种太阳热水器的使用技巧。Ａ 洗澡时 ,如果太阳热水器里的水已用完 ,而人还没有冲洗干净 ,这时可以上几分钟冷水 ,利用冷水下沉、热水上浮的原理 ,将真空管内的热水顶出 ,就能接着洗澡了。Ｂ 利用Ａ的原理 ,如果洗完澡后 ,太阳热水器里还有一点热水 ,这时上几分钟冷水 ,所得热水可以多洗一个人 (每支真空管产热水量 6 5～ 8Ｌ)。Ｃ 根据天气预…     

全玻璃真空管太阳能热水器影响因素的数值模拟研究

利用热能工程专业基础知识和场协同原理,结合计算流体力学配套商业软件,对反光板、倾斜角度、辐照强度、集热管尺寸和水箱大小等因素,影响全玻璃真空管太阳能热水器的传热传质特性进行了数值模拟研究和可视化分析,通过数值模拟研究给出了全玻璃真空管太阳能热水器的的最佳条件。     

太阳能热水器传热传质和强化传热研究

在低温太阳能光热光伏联合应用试验台的基础上,结合GB/T 17049—2005,利用Gambit、Ansys Fluent和Tecplot软件,对全玻璃真空管太阳能热水器进行传热传质和强化传热分析。结果表明:所建立的二维数值计算模型,能准确反映同一条件下,全玻璃真空管太阳能热水器的变化趋势;在数值模拟基础上,确定了单面受热时的最佳安装角度为51°,加装反光板类似双面受热的最佳安装角度为38°;在粗略估算和细化分析的基础上,确定了不同真空管结构的最佳导流板长度及安装位置;通过实验和数值模拟,确定了58mm×1 800mm为优化的全玻璃真空管结构。     

带内集管的分体式太阳能热水器及其实验研究

为了实现太阳能热水器和建筑的结合,设计了一种分体式全玻璃真空管太阳能热水器。它由集热器、室内储水箱、上升管和下降管组成,其集热器的每根真空管内有一个分水管,分水管通过集箱内的集管与下降管相连。与已有的太阳能热水器相比,其分水管把真空管内的冷、热水流道分开,减少了冷热水流相互干扰,提高了热水器效率,同时实现了分体式太阳能热水器系统的自然循环。实验表明,带内集管的分体式太阳能热水器比不带内集管的分体式太阳能热水器有更高的效率。     

太阳能集热系统过热影响因素分析

通过分析太阳能供热系统集热、蓄热和用热各个子系统的动态热量热平衡关系,建立太阳能集热系统热量传递数学模型,并结合集热系统内部流体过热汽化原理,提出集热系统过热度评价指标,并对集热系统在不同流量、水箱容积以及不同连接方式等条件下的过热程度进行分析计算。结果表明,集热系统过热度随热媒流量、集热器倾角和水箱容积取值的增大而减小,并通过对上述3种因素进行敏感性分析得到集热器倾角对系统过热度的影响最大。     

基于太阳能利用的相变蓄热水箱结构优化

为解决因太阳能的不稳定性等因素导致的太阳能蓄热水箱储热/放热能力的不保证性问题,提出采用中低温有机相变材料58号石蜡作为相变蓄热材料的圆台式太阳能相变蓄热水箱。采用计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)数值模拟的计算方法,在保证总蓄水体积(以100 L为例)不变的情况下,对水箱中不同内胆倾斜角度分别为75°、80°、85°、90°、95°、100°、105°的放热过程进行数值模拟,综合对比和分析水箱放热性能模拟结果,得到当倾斜角度为105°时的相变蓄热构件放热性能最佳,可为太阳能相变蓄热水箱的结构优化设计提供理论依据。     

Economic appraisal of small-scale solar organic Rankine cycle operating under different electric tariffs and geographical conditions

In the present paper, the economic feasibility of small-scale solar organic Rankine cycle power applications which are assisted with auxiliary gas heaters is investigated. The system is analyzed using three different capacities of ORC system with R-245fa (35, 65, and 110 kWe) in combination with solar water heating system (SWHS) using three models. Flat plate, compound parabolic and evacuated tube solar collectors were used to generate heat with overall heat transfer coefficient (F_RU_L) of 4.35, 1.57, and 2.23 W/m². K respectively. System Advisor Model (SAM) is used to simulate the solar water heater system and optimize the tilt angle, collector area, volume of storage tank and capacity of auxiliary heater under the climatic conditions of Abu Dhabi, New Delhi, Larnaca, Madrid and Munich. The simulation results revealed that the evacuated tube and the compound parabolic collectors performed better than the flat plate collectors. The economic analysis showed that Solar ORC Power Plant is economically and technically feasible with all types of the thermal collectors in Famagusta/Larnaca, Munich and Madrid where the electricity tariff is higher than other cities. Levelized cost of energy (LCOE) is calculated using mathematical model and it ranges between 0.07 and 0.2 USD/kWh based on the plant capacity and type of thermal collectors. Moreover, the profit increase as the plant capacity increase where SIR is 1.05, 1.71, and 2.10 for 35, 65, and 110 kW plant capacity SORC with CPC. A sensitivity analysis is also performed to investigate the effect of operating hours, electricity tariff, ORC unit cost and ORC unit type on the feasibility of the system. According to the results, the electricity tariff and operating hours are the most important parameters because they have a large effect and Play important role on the economic feasibility of the system.     

Measurement and simulation of flow rate in a water-in-glass evacuated tube solar water heater

This paper evaluates the characteristics of water-in-glass evacuated tube solar water heaters including assessment of the circulation rate through single ended tubes. A numerical model of the heat transfer and fluid flow inside a single-ended evacuated tube has been developed assuming no interaction between adjacent tubes in the collector array. Flow measurement using Particle Image Velocimetry (PIV) has been undertaken to validate the numerical model. The experimental rig consists of a single full-scale tube coupled to a storage tank. A non-dimensional correlation has been developed of the circulation rate through a single evacuated tube mounted at 45° inclination over a diffuse reflector. Simulation results show that the natural convection flow rate in the tube is high enough to disturb the tank’s stratification and that the tank temperature strongly affects the circulation flow rate through the tubes. Circumferential heat distribution was found to be an important parameter influencing the flow structure and circulation rate through the tube, hence a separate correlation needs to be developed if a concentrating reflector is incorporated into the collector.     

集热方式对全玻璃真空管太阳能热水器性能的影响

为对比分析自然循环竖排管、强制循环竖排管和强制循环横排管3种集热方式对全玻璃真空管太阳热水器有效集热量、平均有效集热效率和瞬时有效集热量等的影响,以3组30支Φ58×1800 mm的全玻璃真空管太阳热水器为研究对象,在兰州地区搭建试验平台,在太阳辐射为19.0～25.7 MJ/m²,风速为0.5～1.3 m/s,平均环境温度为8.9～12.0℃的情况下进行连续5 d的试验。试验结果表明:自然循环竖排管热水器有效集热量和平均有效集热效率比强制循环竖排管热水器分别高6.6～8.3 MJ、10.8%～14.8%;强制循环竖排管热水器有效集热量和平均有效集热效率比强制循环横排管热水器分别高0.9～3.4 MJ、1.6%～5.0%。从有效集热面积、真空管内部换热强度、循环管道热损失共3个方面解释不同集热方式产生差异的原因。