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。     

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。     

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.     

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。     

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。     

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。     

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。     

太阳能光热转化中金纳米棒流体光学特性的实验研究

直接吸收式太阳能集热器是一种经济有效的吸收太阳能的方法.提出了利用流速控制纳米棒流体从而增强其光谱吸收的方案,并对纳米流体实际光学特性进行实验研究.分析了光照强度、流速以及浓度对纳米棒流体光热特性的影响.纳米流体出口温度随光照强度增大而提升,当流速为0.5 mL/min,辐射强度为600 W/m2时,纳米流体出口温度相...     

应用热力学第一定律与第二定律对除湿转轮的除湿性能分析

讨论了能量第一定律和第二定律在除湿转轮中的应用,分析了除湿转轮在几何尺寸、运行状态一定的情况下能量效率和炯效率,并建立了除湿转轮的火用效率模型．以显热效率、潜热效率和除湿性能系数以及兜用效率作为评价指标,通过对除湿转轮的一维单通道传热传质模型实验分析了影响硅胶除湿转轮丸用效率及除湿性能的因素,研究了运行参数（处理空气进口湿度、温度及再生温度）对转轮除湿性能的影响．实验研究发现在近工况下,硅胶除湿转轮除湿性能系数在再生温度为100℃时为最佳,同时火用效率随着再生温度的升高而降低,在100℃时趋于平缓．研究同时表明提高进口处理空气的温度、湿度能够提高除湿转轮的显热效率和潜热效率,但是由于进口温度的升高导致空气的容湿能力提高而使得除湿性能系数降低．     

电力电子装置强风散热模型简化方法及应用

为了提高热设计的设计效率,基于热传导、流体换热、流体力学理论,对典型强迫风冷散热系统进行精确建模,对精确模型进行简化方法的研究. 使用该简化热模型,可以对强迫风冷散热系统进行快速、准确的设计. 采用该简化热模型设计的380 V/50 kVar SiC-MOSFET静止无功补偿器（SVG）的工业化样机,散热器表面温升误差为4.1 ℃（满载条件）,满足工程化设计的要求.     

基于线性加权评价法的碟式斯特林机多目标优化

在考虑了集热器的热损失,斯特林热机的热阻、热漏和回热损失的基础上,建立了不可逆太阳能斯特林热机模型。讨论了温度比、吸热温度等参数对整个系统无量纲功率和总?效率的影响,通过线性加权评价函数方法对系统的无量纲功率和总?效率进行多目标优化。研究得出:线性加权评价法求得的最佳温比的数值范围为x_2opt＜x＜x_1opt其可使功率与总?效率达到最佳折中;通过使太阳能斯特林热机达到最佳吸热温度T_H,增大聚光比C和回热器效率ε_R,减小集热器的对换系数h和导热桥损系数k₀,可提高太阳能斯特林热机的无量纲功率与总?效率。     

单螺杆膨胀机双循环系统的应用——基于柴油机尾气余热利用的方案计算

为了提高柴油机燃料燃烧能量利用率,以某增压柴油机为例,设计了单螺杆膨胀机双循环系统来回收柴油机尾气余热能量。此系统由朗肯循环（水为工质）与有机朗肯循环（R245fa为工质）组成,由单螺杆膨胀机输出动力。建立双循环系统热力学模型,对其性能进行热力学分析计算,并确定合理的工作范围。可得出如下结论：随着柴油机尾气（水蒸发器出...     

敞开式太阳能集热/再生器的理论模型及性能分析

对敞开式太阳能集热再生器建立理论解析模型,理论求解发现溶液在常温下再生时存在一个最佳单位面积流量使单位面积蒸发率最大.溶液入口温度和室外风速是决定最佳流量值的2个最重要参数,溶液浓度和太阳辐射强度对最大蒸发率影响最明显.当溶液出口温度低于入口温度时,最佳流量不存在,溶液流量越大再生效果越好.当室外风速为2 m/s时,溶液再生蒸发率最大.文章全面揭示了影响敞开式集热/再生器性能的各项因素.     

膨胀石墨/石蜡定形相变蓄热太阳能集热器传热行为模拟分析

太阳能光热利用是解决能源危机及环境问题的有效途径之一.基于高导热定形相变材料的太阳能集热器可以实现集热、热量输运及储能于一体,有效实现高效太阳能光热利用.以石蜡(PA)为相变储能材料,膨胀石墨(EG)作为支撑材料及导热和光吸收添加剂,制备了兼具高效光热转换、快速热量输运和高密度能量储存的EG/PA定形相变材料用于蓄热太...     

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。     

槽式太阳能集热装置最优储热箱匹配研究

该文介绍了槽式太阳能集热系统中储热油箱体积的优化过程。通过杭州市实际逐时太阳辐射数据,运用计算机模拟计算,结合40 m2的槽式太阳能集热装置,固定的热能输出,以及储热箱自身的散热因素,分析在理想晴天和多云天气太阳辐射变化下,槽式太阳能集热装置中储热箱参数的最佳取值范围。为槽式太阳能集热装置中储热系统的设计提供一种积极有效的方法。     

微通道内纳米流体的流动与换热特性

以不同浓度的TiO2-水纳米流体和水为冷却工质,在扇形微通道热沉内进行流动和换热特性模拟和实验研究. 模拟采用有限体积法的两相混合模型,搭建了能测量纳米流体流量、进出口压降和温度、底面加热膜温度的实验系统;工质在微通道内的雷诺数处于207~465,加热膜热流密度为2 × 106 W/m2 . 结果显示:在扇形微通道内,纳米流体的摩擦阻力系数随Re变化趋势与水相似,且均比水大;随着Re的增大,各工质的摩擦阻力系数下降. 纳米流体的传热性能强于水;随着TiO2纳米颗粒浓度和Re的增大,Nu升高,纳米流体的强化传热能力随之提高.     

两级反射线性菲涅尔中高温集热系统热性能

针对复合抛物面集热器(compound parabolic collector, CPC)作为二级反射器和单层玻璃盖板的反射式线性菲涅尔中高温集热系统(linear Fresnel reflector concentrator, LFRC)的集热性能,基于稳态传热平衡原理,建立了集热系统稳态传热模型。系统地研究了风速、温度、太阳辐照度、聚光比、传热工质流速和流体进口温度等参数对接收器集热性能的影响,并给出了沿接收器管长的温度和能量分布情况。数值模拟结果表明:对于该集热系统,太阳辐照度、聚光比和工质进口温度是影响集热性能的关键影响因素,最高可达到72％,风速和环境温度对集热效率影响较小。因此增加接收器的长度能够很好地提高集热温度。     

流体温度及流速对铝管内石蜡传热性能的影响

分析了铝管外换热流体温度及流速对铝管内石蜡储放热性能的影响,并通过简化石蜡相变模型,反推得到放热过程中液相石蜡区域半径。结果表明:风速越大,储热时间越短,最短的储热时间为1 380 s,属于温度为80℃、风速为3 m/s的情况;在一定温度下,风速越大,管壁温度下降越快,放热时间越短;通过反推液相区半径发现,风速越小,石蜡凝固越慢,放热结束时的液相区越大;最小液相半径出现在空气温度为80℃,风速为1.5 m/s的情况下,其值为4.19 mm。