基于集热影响系数d的太阳能烟囱集热效率分析

针对呼和浩特地区太阳辐照资源,以太阳能烟囱为研究对象,在呼和浩特地区应用太阳能烟囱进行可行性分析。太阳能烟囱在定集热棚半径定壁温条件下,对不同集热棚倾角进行数值模拟计算,引入集热影响系数d,对集热棚内流场努赛尔数(Nu)进行分析,比较不同倾角下温度场、压力场、速度场、集热效率。研究表明,集热棚集热影响系数d存在最大值,在不同集热棚倾角下,集热棚内温度场、压力场、速度场变化较大,集热效率存在最大值。认为在定集热棚半径条件下,集热棚倾角选取10°作为呼和浩特地区太阳能烟囱集热棚倾角更经济适合。修正了以往国内外太阳能烟囱集热棚倾角的选取方法。     

定面积集热棚倾角对集热效率影响的数值模拟研究

文章应用计算流体力学方法对呼和浩特地区太阳能烟囱在固定集热棚面积下不同集热棚倾角的棚内空气流动情况进行了数值模拟。由模拟结果可知:在集热棚倾角为0~70°时,空气温度、压力、速度以及集热棚效率曲线有明显变化;在集热棚面积固定条件下,随着集热棚倾角的变化集热棚效率存在较为理想的值,并在达到峰值后持续降低。     

太阳能烟囱发电系统非稳态传热问题及性能分析

建立了包含蓄热层的太阳能烟囱发电系统非稳态传热数学模型,研究了集热系统特性和蓄热层的增温效应,结果表明:蓄热层表面温度、气流温度、集热棚板温度相互影响,随时间有较大波动;气流温升主要发生在气流入口至集热棚半径1/3处,蓄热层表面温度沿径向逐渐升高,在集热棚出口段有明显下降;集热棚板、蓄热层底部及四周是系统热量损失的主要地方;系统运行非稳定期,在没有太阳辐射时,深层蓄热层不参与向气流放热过程,而是继续从浅层蓄热层吸热,浅层蓄热层贮存的热量并不全向气流传递。系统运行平稳期,蓄热层底层的温度趋于定值;理论发电功率的变化趋势与气流温度随时间变化趋势一致。     

烟囱阴影下风力增压式太阳能烟囱电站性能探究

文章以西班牙太阳能烟囱电站为原型,采用太阳射线追踪法加载太阳辐射,对太阳能烟囱电站和风力增压型太阳能烟囱电站进行三维数值模拟,探讨烟囱阴影下系统的流场特性和太阳入射角度对系统性能的影响。研究结果表明:烟囱阴影区蓄热层表面、集热棚表面温度突降,导致热气流与蓄热层表面、集热棚表面进行对流换热,造成热量损失;随着太阳入射角增加,系统轴功率和集热棚效率均明显下降;风力增压装置形成的出口负压可以削弱阴影所造成的气流掺混等不利影响,因而风力增压型太阳能烟囱电站涡轮机轴功率的变化幅度相对常规太阳能烟囱电站较为平缓。     

太阳能热气流发电系统的传热与流动数值分析

建立了集热棚、烟囱以及多孔蓄热层的太阳能热气流发电系统传热与流动数学模型,分析了太阳辐射对蓄热介质的蓄热特性的影响.计算结果表明,在太阳辐射为200～800W/M2的范围内,随着太阳辐射的增强,蓄热介质的蓄热比例先减小后增大;烟囱底部的最小相对压力显著减小,流动速度增大;系统内空气的温升增大,蓄热介质表面的温度也显著升高.     

集热棚对太阳能烟囱发电系统效率的影响

采用计算流体动力学(CFD)方法对太阳能烟囱发电装置进行数值模拟,得到装置内部的温度场、速度场、压力场等分布情况.对集热棚的各种几何和物理参数进行研究和分析.结果表明,集热棚直径、太阳辐照强度、覆盖材料的透明度等诸多参数对系统效率有直接而重要的影响.     

固-固相变蓄热材料在太阳能高温空气集热系统中的应用研究

为利用太阳能获得稳定持续的高温空气工质,除了有效集热外,还需要解决因太阳辐射强度变化导致输出工质温度波动的问题。在性能优良的太阳能集热系统中采用蓄热技术是解决此问题的有效途径。根据给定的设计目标,研究将固-固相变蓄热材料季戊四醇应用到太阳能集热蓄热一体化的实验装置中。实验结果表明:按集热蓄热一体化思路设计的实验装置,集热单元能够输出最高温度超过220℃的高温空气,蓄热单元能够将高温空气的温度稳定在蓄热材料的相变温度附近。并且随着蓄热管级数的增加,空气出口温度稳定的时间就越长,为利用太阳能获得稳定持续的高温热媒工质奠定了基础。     

太阳能烟囱应用于食物干燥系统的传热与流动分析

针对一种太阳能烟囱模型中的自然通风进行研究,选择k-ε方程建立模型,利用计算流体力学(CFD)软件对不同集热板倾角和烟囱高度的4个模型内空气温度和流速进行数值模拟,以更直观地研究模型内空气各个位置的状态,分析系统内的传热和流动,找出最优结构。综合温度和速度分布图,经济性和干燥效果的考虑,集热板倾角15,烟囱高度为0.41m的太阳能烟囱模型为最优结构。     

多孔介质太阳能集热组合墙的耦合传热与流动分析

针对接触型和分隔型多孔介质太阳能集热组合墙系统,分析了太阳辐射及环境温度变化时,组合墙内传热与流动变化.多孔介质太阳能集热组合墙中,多孔介质起半透明隔热体和蓄热体的作用.多孔介质集热层的孔隙率、粒径、材料热导率和多孔介质集热层在组合墙中的位置对系统的采暖效果影响较大.     

不同蓄热方式下太阳能烟囱的温升性能

针对太阳能烟囱的不同应用背景,设计不同蓄热方式的实验系统,考察太阳能烟囱内部的温度分布及温升性能.实验结果表明,密闭水体的蓄热方式的温升最大,由于水分蒸发消耗了部分太阳热量,开放水体系统的温升效果最差,多孔材料的加人使集热后的空气温度进一步降低;非蒸发体系中的空气温度沿着主体流动方向存在最大值,蒸发体系中的空气温度分布总体呈上升趋势,但具体变化会因水分蒸发的强弱而不同.温度分布的结果表明为了避免出现集热棚下的热量散失段,需要对太阳能烟囱的结构参数进行优化设计.     

Numerical simulation of forced convective heat transfer of molten salt in tubes

熔融盐作为太阳能热发电中的重要的传热蓄热介质,其强制对流传热特性对如何强化对流传热和设计以熔融盐作为工质的换热器具有很重要的指导意义。建立了熔融盐-油套管式换热器内不同种类的熔融盐在不同工况下的强制对流传热模型,数值模拟并理论研究了管内熔融盐强制对流传热特性,提出数值模拟的熔融盐对流传热关联式;并将数值模拟结果与实验结果进行了对比。在此基础上分析了流速对管内熔融盐对流传热系数和热流密度的影响规律。结果表明在Re处于10000～60000的范围内数值模拟和实验结果具有较好的一致性。     

集热蓄热墙热工设计优化分析

民用被动式太阳房住宅大多数采用直接受益式和集热蓄热墙相结合的方式,而蓄热墙的效率会直接影响供暖和太阳能利用效率。下面我们通过热工分析对这个问题进行一些探讨。一、蓄热墙夹气层的厚度蓄热墙夹气层厚度S直接影响内部气体流动状况,进而影响对流换热的强弱。如果夹气层过厚,不仅建筑上不合理,造成浪费,更主要的是内部空气流     

集热蓄热墙保温构造形式优化及适应性分析

将集热蓄热墙物理模型简化,采用数值模拟和实测验证相结合的方法研究不同保温构造形式下墙体的动态集热供热特性。结果表明:外保温构造的集热蓄热墙,其对流供热量受太阳辐照变化敏感,昼间瞬时供热量大,集热效率最高;而采用内保温、无保温时,二者规律相似,墙体蓄热能力强,供热量在时间上分布更为均匀。通过对集热蓄热墙式太阳房室内热环境的模拟计算分析,提出拉萨地区集热蓄热墙宜采用无保温或内保温形式,且可基本满足全天热舒适需求;西宁地区采用外保温形式时,可满足白天时段房间的供暖需求,夜间尚需其他主动采暖配合。     

太阳能热气流发电流道优化分析

以西班牙太阳能热气流电站为原型进行数值模拟,得出了太阳能烟囱内的速度场、压力场和温度场分布;研究了集热棚坡度、分流板高度和弧度等因素对系统发电性能及涡轮机位置的影响。研究结果表明:集热棚坡度增加时,烟囱的抽吸作用增强,空气流速增加,有利于提高太阳能热气流发电的输出功率;当集热棚坡度约为0.5°时,其作用最为明显,对于提高系统发电性能最为有利;增加分流板有利于气流发电站的优化,当分流板高度略微高于集热棚高度时,优化效果较好;分流板弧度越小,越有利于系统的优化;集热棚坡度对涡轮机位置有影响,改变分流板的几何因素对涡轮机位置没有影响。     

集热棚高度对太阳能热气流发电性能的影响

以内蒙古乌海金沙湾太阳能烟囱热气流发电站为研究对象,应用ANSYS-Fluent软件对电站系统进行了稳态数值计算,模拟不同集热棚高度下系统内部流场和压力场的分布规律。模拟结果的对比分析显示,对该电站而言,集热棚高度以6⁸ m为宜。     

太阳能烟囱制冷系统的研究

通过分析制冷系统和太阳能烟囱热气流发电系统的技术和特点,提出了太阳能烟囱制冷系统.将太阳能烟囱系统与制冷系统相结合进行制冷,可实现制冷不用电.该系统由烟囱、集热棚、蓄热层、涡轮机、开启式制冷压缩机、冷凝器和变速器等组成.介绍了太阳能烟囱制冷系统的结构特点、工作原理以及系统相关参数的计算方法.分析结果表明,太阳能烟囱制冷系统结构简单,运行维护方便,制冷不用电,无污染,具有良好的环境效应,可根据环境温度改变压缩机运行转速调节供冷负荷,能有效解决热带及沙漠地区的供冷及供电问题.     

太阳能墙式热管集热蓄热装置

本实用新型是一种用集热热管和蓄热水箱相结合,并且使水箱与房屋墙壁有特殊接触的为房屋建筑供暖和供热水装置。该装置以热管做为太阳能热转换的主要部件,同时,集热部分由密闭式透明罩层、吸热管板、保温墙及采光窗组成,蓄热部分由带有可拆     

相变蓄热型光伏集热墙体系统的冬季实验研究

以可对比热箱为实验平台,构建相变蓄热型光伏集热(PV-PCM-Trombe)墙体实验系统。通过冬季工况测试,实验分析该系统的光电性能和对建筑热环境的影响等特征。研究结果表明:实验间气温始终高于对比间气温和环境温度,且日平均环境温度越高,实验间与对比间和环境温度的温差也越大,表明本系统可在冬季高效利用太阳能很好实现地建筑被动采暖;相变板在白天吸收太阳能蓄热,可使房间在冬季夜间维持更长时间的舒适温度;实验期间系统的平均光电效率约为13.71%,系统工作时其光电效率与开路电压存在强关联特征。     

太阳能集热墙与地下室复合系统冬季供暖试验研究

提出一种适用于被动式太阳能空气供暖的地下室蓄热系统,并对西北严寒地区采用该系统的农村住宅进行供暖试验研究。通过试验,分析太阳能集热墙与地下室复合系统对室内热环境的影响。试验结果表明:有太阳能集热墙与地下室复合系统的房间内平均空气温度比对比房的室内空气平均温度高7.5℃,最高温差达13.6℃,最低温差为2.5℃。通过对太阳房供暖节能率的分析计算得出其节能率为62.3%,验证在该地区建立太阳能集热墙与地下室复合系统建筑的可行性和经济性。     

集热蓄热屋顶式太阳房热过程及优化设计

提出用集热蓄热屋顶取代普通屋顶的新型太阳房结构,建立该集热蓄热屋顶式太阳房物理及数学模型,并以供热量和所营造的室内环境为衡量指标对集热蓄热屋顶结构倾角、循环风量、保温构造等进行优化分析。以拉萨采暖期典型气象条件为基础进行实例分析,获得集热蓄热屋顶优化结果:集热蓄热屋顶倾角约45°时供热能力最佳;建议循环风量0.086~0.115 m3/s;通过对典型房间热环境的模拟计算,得到平屋顶和45°坡屋顶集热蓄热构件可分别提高平均基础室温5.0和8.3℃,屋顶采取外保温措施后,在此基础上平均室温可分别提高2.5和3.4℃。