开放式热管中温太阳能空气集热装置的试验研究

设计一种使用简化CPC(非追踪式复合抛物线聚光板)集热板和新型开放式热管组合的全真空玻璃集热管中温太阳能空气集热装置。每个集热单元包括一个简化CPC集热板,一根全真空玻璃集热管,在玻璃集热管内安装一个铜管和外部的一个蒸汽包连接构成一个开放式热管结构。蒸汽包内安装螺旋换热管加热通过换热管的流动空气工质。分别使用水和CuO纳米流体作为热管工质,以空气作为集热工质,对热管式中温空气集热器的传热特性进行了实验研究。分析了不同工作压力、不同工质及纳米流体质量分数对热管集热传热特性的影响,详细比较了热管水工质和纳米流体工质在集热传热性能上的优劣。试验结果表明:本系统只使用2根玻璃集热管构成集热器,空气最大出口温度在夏天可达到200℃,在冬天可接近160℃,系统平均集热效率达到0.4以上,整个系统表现了良好的中温集热特性。以纳米流体为工质的热管热阻比以水为工质时平均降低了20%左右     

利用同心套管的简化CPC式中高温真空管太阳能集热系统设计与实验研究

通过实验研究了一种利用简化复合抛物面聚光器(compound parabolic concentrato,CPC),全玻璃真空集热管和同心套管组成的太阳能中高温空气集热设备,可以满足工业过程对150℃至200℃的中高温度空气需求。该太阳能空气集热系统由8级集热单元串联而成。各单元都包括一个简化式CPC、一个双层玻璃真空管和一根铜套管。套管被安装在玻璃管内,空气在套管内逐级加热。对各种天气条件和流动参数对集热系统出口空气温度、系统功率和集热效率的影响进行了分析和试验研究。结果表明,整个系统具有良好的中高温集热性能。即使出口空气温度达到210℃,系统平均集热效率仍然达到20%;秋天晴天系统出口空气温度可达210℃,秋季阴雨天也可达168℃。试验结果确认这种简化CPC式全真空玻璃集热管和套管的组合装置是一种有工业实用前途的太阳能高温空气集热器。     

一种新型全玻璃真空管太阳能高压蒸汽发生器设计与性能实验

将普通全玻璃真空管太阳集热器和简化结构的CPC(compound parabolic concentrator)相结合,并在玻璃真空管内管中安装套管结构换热器,设计出一种新型廉价的高温太阳能水蒸气集热系统。研究系统由60个单元串联而成,每个单元主要由简化式CPC、双层玻璃真空集热管、换热套管3部分组成。实验以高压水作为传热工质,研究天气条件、设计条件和蒸汽压力等对系统性能的影响。实验结果表明:该系统能够获得压力超过0.40 MPa、温度接近200℃的饱和水蒸气和过热水蒸气,系统最大功率达到9 k W,最大集热温度下的集热效率超过30%。     

热管式真空太阳能集热管及其应用

热管式真空太阳能集热管(简称热管式真空管或热管真空管),是金属吸热体太阳能真空集热管的一种,具备了全玻璃真空管良好的集热和保温性能,以及平板式集热器金属的良好导热性和机械强度。它以热管作为核心传热原件,具有其他类型的太阳能集热产品不可替代的优势。热管真空     

波纹式全玻璃真空管太阳能热水器的性能特性

波纹式全玻璃真空管是一种用于太阳能热水器的新型真空集热管,对比普通式全玻璃真空管,研究两种不同的真空集热管太阳能热水器的性能,以及不同放置方向对其效率的影响。结果表明:波纹式全玻璃真空管太阳能热水器在东西方向放置时效率可达48.6%,南北放置时效率可达55.6%;其集热性能优于普通式全玻璃真空管太阳能热水器,热效率高出5.2%~8.1%;在相同条件下,无论是普通式还是波纹式全玻璃真空管太阳能热水器,南北方向放置时的集热性能优于东西方向放置,热效率均高出5.8%~7.2%。     

集中供暖系统中用太阳能加热补给水方法的探索

利用太阳能全玻璃真空集热管,为集中热水采暖预热补给水。该系统由太阳能集热板、循环泵和水箱组成,其中水箱为原供热系统的软化水箱。对流泵将水箱中的水送入由全玻璃真空集热管组成的太阳能集热板中,经出水管道回到水箱,达到提高水箱水温的目的。该系统具有结构简单、经济性好等特点,据测算有很高的实用价值。     

新型相变蓄热式太阳能集热管及热性能研究

结合太阳能真空集热管和相变蓄热材料的特点,提出了一种集热/蓄热一体化的新型相变蓄热式太阳能集热管,该集热管主要由金属-玻璃真空集热管、螺旋换热管和相变蓄热材料组成。通过室外蓄放热性能实验进行性能测试,结果表明:该新型相变蓄热式太阳能集热管集热效果良好,集热温度可达80℃以上,可很好地应用于热水供暖领域;以石蜡为相变蓄热材料,单根集热管的蓄热量可达3.25 MJ;放热过程中,有效得热量为873.6 kJ,放热损耗率为0.602;在保温性能上,温降率达1.67℃/h,保温性能待进一步提高。     

CPC内聚光式热管集热管温度特性研究

为提高太阳能热水系统的输出温度,将CPC聚光技术应用于热管式真空集热管中,开发了一种新型的CPC内聚光式热管集热管。对该集热管建立数学模型,模拟计算其传热过程,获得了导热肋片温度、热管冷凝段温度等参数随太阳辐射强度的变化规律,并通过试验验证了数学模型的可靠性;与常规热管式真空管集热管传热特性相对比,证实了该集热管可大幅提高太阳能热水器输出温度。     

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。     

真空集热型太阳能固体吸附式制冷的理论研究

为提高太阳能吸附制冷系统的集热性能。提出了采用真空集热管式吸附床的太阳能固体吸附制冷系统,并对选择吸收式和直接吸热式的真空集热制冷系统分别进行了理论分析与计算模拟。这两种系统均具有较高的制冷性能,前者宜以沸石-水为制冷工质对,而后者则宜采用活性碳-甲醇工质对。分析了工作参数对这两种真空集热型制冷系统的影响,并对系统结构进行了优化研究。     

A novel integrated solar desalination system with multi-stage evaporation/heat recovery processes

A novel small-sized integrated solar desalination system with multi-stage evaporation/heat recovery processes is designed and tested in this study. The system consists of four linked collecting units and operates under barotropic and atmospheric pressure. Each of the four units contains a seawater tank and at least one solar collecting/desalination panel mainly comprising a simplified CPC (Compound Parabolic Concentrator) and an all-glass evacuated tube collector. In the last three units, heat exchangers made of copper tubes are inserted concentrically into the all-glass evacuated tubes to recover heat. In each unit, an independent desalination process including solar collecting, heat recovery (no heat recovered in the first unit) and seawater evaporation can be carried out completely. The experimental results show that the freshwater field of the designed system can reach as high as 1.25 kg/(h m²) in the autumn and the system total efficiency is close to 0.9. Both experimental results provide a striking demonstration that the designed solar desalination system has outstanding performance in solar collecting, heat recovery and seawater evaporation.     

直通式真空管空气集热器热性能实验及干燥应用

在直通式太阳能玻璃真空管空气集热器基础上改进联箱结构,并搭建测试平台对该种改进型空气集热器进行热性能实验研究。通过实验比较改进前后集热器的温升和效率,获得改进后集热器出口温度与太阳辐照度关系的线性回归方程,掌握不同空气质量流量对集热器出口温度和集热效率的影响规律,分析得到该种真空管的最佳串联个数,并对应用该种集热器的太阳能干燥系统的干燥效果进行初步测试分析。该研究结果可为太阳能空气集热干燥系统的设计及应用提供参考。     

All-glass vacuum tube collector heat transfer model used in forced-circulation solar water heating system

The aim of this paper is to establish the heat transfer model of all-glass vacuum tube collector used in forced-circulation solar water heating system. In this model, the simplified heat transfer of collector is composed of the natural convection in single glass tube and forced flow in manifold header. Thus the heat balance equation of water in single tube and the heat balance equation of water in manifold header have been established. The flow equation is also built by analyzing the friction and buoyancy in tube. Through solved these equations the relationship between the collector average temperature, the outlet temperature and natural convection flow rate have been obtained. From this relationship and energy balance equation of collector, the collector outlet temperature can be calculated. The validated experiments of this model were carried out in winter of Beijing.     

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。     

An evaluation on thermal performance of CPC solar collector

The main objective of this work is the investigation and improvement of thermal performance of evacuated CPC (Compound Parabolic Concentrator) solar collector with a cylindrical absorber. Modified types of this solar collector are always combined with the evacuated glass envelop or tracking system. The conventional stationary CPC solar collector has been compared with the single axis tracking CPC solar collector in outlet temperature, net heat flux onto the absorber and thermal efficiency. Numerical model has been analyzed based on the irradiation determined actually and the results have been calculated to predict the thermal efficiency. Based on the comparison of the measured and calculated results, it is concluded that the numerical model can accurately estimate the performance of solar collectors. The result shows the thermal efficiency of the tracking CPC solar collector is more stable and about 14.9% higher than that of the stationary CPC solar collector.     

全玻璃真空太阳集热管光—热性能

从能量平衡议程导出全玻璃真空太阳集热管的3个光－热性能参数,即热损系数UTL、闷晒太阳曝辐量H和空晒性能参数Y与真空热管理的罩管玻璃的太阳透射比τ、选择性吸收表面的太阳吸收比a、发射比ε、和集热管内的气体压强p,太阳辐照度、环境温度和真空太阳集热管的几何尺寸等函数关系。理论计算的真空太阳集热管的3个热性能参数与实验的结果比较一致。上述全玻璃真空太阳集热管的光－热性能参数已经被国家标准《全玻璃真空太阳集热管》（GB／T17049－1997）采用。     

基于TRNSYS的CPC集热器太阳能热水系统的模拟分析

通过TRNSYS软件搭建了复合抛物面聚光器(CPC)集热器太阳能热水系统模型,对广州地区某小型别墅的太阳能热水系统进行了设计,并观察系统在1年(8760 h)中的运行情况。选取了系统在4个典型日的运行情况进行分析,得到了CPC集热器在春分日和冬至日的最高出口温度分别为67.5℃和68.2℃,在夏至日和秋分日的最高出口温度分别为85.7℃和83.3℃。CPC集热器的集热效率随进口流量的增大而增大,随进口温度的下降而升高;经测试,CPC集热器的最佳安装倾角为22°。对CPC集热器和平板集热器的集热性能进行比较后发现,二者的集热功率基本均随太阳辐照度的增加而增加,在冬至日12:00~15:00这个时段,CPC集热器的集热功率是平板集热器的1.5倍。     

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。