直流式系统中平板型太阳能集热器数值模拟研究

由于非稳态传热问题通过理论计算得到解析解较困难,本文运用数值模拟方法研究定温放水型直流式系统中平板型太阳能集热器的工作状况,讨论了集热器的管径和管中心距在非稳态传热条件下对集热器的效率和每平方米产水量的影响.可得到结论扁盒式集热器具有较高效率;相同条件下,管径越大集热器效率越高.该结果有利于优化直流式平板集热器的设计参...     

太阳能黑腔集热器的设计及实验研究

在黑体概念的基础上,设计了1种新型太阳能腔体集热器,并进行了实验。新型太阳能腔体集热器利用黑腔的高吸收率、泡沫板的良好隔热性以及玻璃板营造的温室效应,使得集热器的整体热损失明显下降,从而提高了集热效率。测试结果表明:集热器内介质为水时,平均温升为15.1℃,最大温升为21℃,热效率最低为53%。各项热损失计算结果表明:黑腔辐射造成的热损失最大,反射热损失和对流热损失很小。新型太阳能腔体集热器结构紧凑,单位体积的有效吸热面积较平板太阳能集热器和真空管太阳能集热器大。     

太阳集热器热性能测试方法研究进展

以集热器热性能的测试和评价方法为研究对象,综述了太阳集热器热性能测试方法的发展现状,并对已有的具有代表性的集热器热性能测试方法做了较详细的分析,指出了各测试方法在测试过程和参数估计过程中所具有的优缺点,并在此基础上提出当前集热器热性能测试存在的问题和今后的研究重点.     

平板式太阳能空气集热器流道改进的试验研究和数值模拟

对传统平板式太阳能空气集热器的流道进行了改进,把对角型进出口流道改为多进出口式流道。对改进的集热器的性能进行了试验测试。新的进出口流道消除了吸热板和空气换热不均的现象,出口温度提升明显。在相同条件下,集热器的瞬时效率增加约20%。用CFD方法对集热器内部的流场结构和传热进行的数值模拟对比表明,传统集热器内部存在流动死区,中心截面温度分布不均匀,吸热板上有局部的高温区域,改进后的集热器流场和温度场分布得较均匀。     

太阳能集热器的能质分析

依据热力学第一、二定律，对平板型太阳能集热器的传热和流动过程进行了能质综合分析，提出了一项评价太阳能集热器热力学性能的指标——单位有用收益的Yong损，讨论了雷诺数、无因次入口换热温差和无因次热流密度等参数对太阳能集热器热力学性能的影响。     

波纹板太阳能集热器吸热板表面太阳辐照度分布特性研究

采用蒙特卡洛射线追踪法,研究不同季节和安装角度等关键参数对波纹板太阳能集热器与平板太阳能集热器吸热板表面太阳辐照度的影响,并对得到的数据进行分析。模拟结果显示,在相同安装角度下,波纹板太阳能集热器吸热板表面太阳辐照度比平板太阳能集热器大。二者相差的百分比随光线对集热器的入射角而变化,入射角较小时,相差的百分比较大。90°安装时,冬季波纹板太阳能集热器累积辐照度比平板太阳能集热器提升6.2%,夏季二者接近。40°安装时,冬季和夏季波纹板太阳能集热器累积辐照度分别比平板太阳能集热器提升7.1%和6.9%。     

导流板渗透式太阳能空气集热器热性能研究

设计一种导流板渗透式太阳能空气集热器并对其进行试验研究。结果表明,该带导流板的渗透式太阳能空气集热器的出风口温度和集热效率均明显高于传统的太阳能空气集热器,集热效率在相同条件下提高约20%。利用Fluent软件对集热器内部流场进行数值模拟,结果表明该种集热器内部的温度场和速度场分布较均匀,吸热板和空气能够进行很好的对流换热。     

相变储能箱耦合太阳能空气源热泵供热系统参数优化

为解决相变储能箱耦合太阳能空气源热泵供热系统关键参数的设计问题,设计了基于TRNSYS软件的相变储能箱耦合太阳能空气源热泵供热系统模型。利用GENOPT软件调用Hooke Jeeves算法,以费用年值为优化函数,针对集热器面积、空气源热泵制热量、集热器倾角、集热器方位角、相变储能箱体积以及体积因子等关键参数进行优化分析,并以单位体积下相变储能箱蓄/放热量、集热器逐月平均效率及系统性能系数COPS为优化前后评价指标。结果表明：集热器面积取187 m2、空气源热泵制热量取40.5 kW、集热器倾角取44.1°、集热器方位角取-1°、相变储能箱体积取4 m3、体积因子取0.1时得最小费用年值,费用年值同比降低21%;优化后单位体积下,相变储能箱年放热量提升了15.1%,年蓄热量提升了16.5%;以系统性能系数COPS为评价指标,优化后系统整体性能受环境因素影响下降,系统更趋于稳定运行。     

复合抛物面太阳能集热器热性能分析

对真空管式复合抛物面太阳能集热器的传热模型进行了分析,在总热损失系数、效率因子、热迁移因子和瞬时效率表达式的基础上,建立了有盖板带翅片的复合抛物面集热器性能预测模型,并对有盖板和无盖板两种类型接收器的集热器进行了瞬时效率的对比计算.结果表明：当集热介质与外界环境间温差较小时,在相同辐射强度的情况下,有盖板带翅片的复合抛物面集热器的集热效率反而比无盖板的复合抛物面集热器的集热效率低;而当集热介质与外界环境温差增加到一定程度时,有盖板带翅片的复合抛物面集热器显示了其集热效率高的优点.     

双温相变平板式太阳集热器耐高温耐冻性能研究

提出一种新型双温相变平板式太阳集热器,阐明其构造形式并建立三维物理模型,通过分析建立了冻害温差、冻害程度等安全性能评价指标,分析该双温相变集热器耐高温、耐低温工况下的蓄放热特性,并对不同地区冬、夏季实际条件下相变集热器温度变化进行了动态模拟研究。结果表明,在中国的拉萨地区,双温相变集热器能有效减小过热时间约2 h,使冻害持续时间减少9 h以上、夜间最低温度提高约11℃。     

蛇形管复合抛物面太阳集热器的模拟研究

设计一种蛇形管复合抛物面聚光太阳集热器,以该集热器为研究对象,建立数学模型,编制模拟计算程序,并通过实验验证此模型的准确性和可靠性。以集热器瞬时效率为评价指标,研究集热器关键结构参数和运行参数对集热器性能的影响。结果表明:集热器的瞬时效率随着接收器管长的增加而降低,随着雷诺数的增大而增加;当管径保持不变时,存在最佳复合抛物槽开口宽度使集热器瞬时效率达到最大。此模拟结果可为该集热器的设计和优化提供参考依据。     

新型太阳能集热器全生命周期的环境影响分析评价

以新开发的新型太阳能集热器为例,在选取整个15年使用周期的边界条件下,根据收集各项生命周期环境指标数据,得到了产品全生命周期的分析清单,结果显示新型太阳能集热器环境友好型号,三废排放少,整体资源回收率高。     

差异正在扩大——太阳能光热产业的世界分布图综述(下)

平板集热器制造公司的排名变化GREENoneTEC、Bosch Thermotechnik和Viessmann是2009年排名前三的平板集热器制造公司(见图6),而后由于德国制造商生产量下降,其他国家的生产量上升,排名发生了一些变化。2009年中国的鹏桑普和巴西的Soletrol经历了国际市场的快速发展,排名较靠前。总体来说,2009年排名前20的平板集热器制造公司的生产量与2008年相比下降了7%。     

金属直通型集热管非选择性吸收涂层段热性能研究

考虑金属连接裸管和膨胀节的影响,建立了太阳能槽式集热器能量转换数学模型,分析其吸热、散热和光热转换效率并与常规计算方式进行了对比。计算表明金属连接裸管段的热损失较大,其对集热器性能的影响较膨胀节更为显著。随着太阳直射辐射强度的降低和金属集热管温度的升高,太阳能槽式集热器光热转换效率逐渐降低。对比等同计算方式,本文所采用的差异化计算所得的吸热量较低,集热器热效率与文献中的实测值相比误差在3%左右,更加贴近实际情况。     

两种盖板式冲缝型空气集热器的热性能研究

提出一种冲缝型吸热板结构,并对采用该结构的普通玻璃和真空玻璃盖板式冲缝型空气集热器的热性能进行研究。建立两种集热器的数学模型,并在实验的基础上,以空气出口温度和热效率作为评价指标,模拟研究不同参数对集热器热性能的影响。结果表明,在该文参数范围内,两种集热器的空气出口温度和热效率均随冲缝当量直径和室外风速增大而减小,随平均冲缝间距和环境温度增大而增大;空气出口温度随集热器送风量增大而减小,随空气进口温度升高而增大;热效率随集热器送风量增大而增大,随空气进口温度升高而减小;受真空玻璃透射率较低的影响,在室外环境条件良好时,真空玻璃盖板式集热器的热性能低于普通玻璃盖板式集热器。     

太阳能集热器面积的经济优化

叙述了对太阳能—电辅热联合供暖系统长期性能的研究,以费用年值为评价指标,建立数学模型,分析探讨了使费用年值最小的太阳能集热器面积的计算方法。并以太原为例进行了计算,结果表明,以2月份的太阳能保证率为100%作为集热器面积计算的依据,费用年值为最小。     

基于微通道的太阳能集热器及其性能模拟

针对传统的平板型太阳能集热器集热效率较低的问题,本文设计了一款微通道集热器,采用数值模拟方法研究了微通道集热器的工作状况,并分析了传统平板型集热器的管中心距在稳态传热条件下对集热器的效率影响。仿真结果表明:相同条件下,平板型集热器的管间距越小,集热效率越高;微通道集热器的平均集热效率比最佳管间距的平板型集热器高9.3%,比常用的两种平板型集热器分别高20.6%、30.6%。该结果有利于优化平板型集热器的设计参数,为微通道集热器的实际应用提供了依据。     

CPC热管式真空管集热器的集热效率研究

介绍了CPC(compound parabolic concentrator)热管式真空管集热器的结构,对CPC热管式真空管太阳能集热器进行了传热分析,并对CPC热管式真空管集热器、热管式真空管集热器和CPC热管式集热器的集热效率进行了对比计算。CPC热管式真空管集热器的集热效率的理论计算和试验结果表明:CPC热管式真空管集热器的集热效率最佳。     

采用不同集热器的太阳能吸收式制冷系统经济性分析

以能源平均成本和动态投资回收期为经济性指标,对采用平板集热器、真空管集热器、复合抛物面集热器和槽式集热器驱动的太阳能单效溴化锂吸收式制冷系统进行了对比分析,同时以?效率和动态投资回收期为目标对优选的太阳能制冷系统进行了多目标优化。结果表明：采用真空管集热器的太阳能制冷系统的能源平均成本最低及动态投资回收期最短;发生器热水进口温度存在最优值使得系统?效率最高,能源平均成本最低;增加系统装机容量可有效降低系统的能源平均成本并且缩短投资回收期;太阳辐照强度越大,太阳能制冷系统的能源平均成本越低及投资回收期越短。此外,多目标优化结果表明发生器热水进口温度存在最优值可使得综合目标函数取得最小值。     

一种冲孔波纹板渗透型空气集热器性能优化研究

提出采用冲孔波纹板的渗透型空气集热器,并对下进风、上出风和上进风、下出风两种运行模式建立传热数学模型,通过实验值与模拟值的对比,验证数学模型的准确性。以集热器的进出口温差、集热效率为评价指标,模拟研究集热器的结构参数、运行参数对集热器性能的影响。研究结果表明在两种模式下,集热板开孔率、集热板高度和空气流速对集热器性能影响较为明显,集热板开孔率最佳范围为8%~16%,集热板最佳高度为1.6~2.8 m,空气流速宜选择0.40~0.60 m/s。