内插式真空管集热器集热性能提升技术研究综述

真空管太阳能集热器是太阳能热利用的重要途径。内插式真空管集热器是一种结构优化后的真空管集热器,为提升其集热性能,介绍了内插式真空管集热器的工作原理,对其传热机理进行了分析,归纳了当前对内插式真空管集热器的集热性能的研究现状,并在此基础上通过建立集热效率关于环境参数及流量的关联式、改进内插管主管和支管管径尺寸、综合优化集热器布置方式及管间距并设置反射板的方式等方法分析了存在的问题,为低成本、高效率的内插式真空管集热器的研究发展提供了参考依据。     

真空管太阳能空气集热系统阻力特性实验研究

通过理论分析明确了真空管太阳能空气集热系统中集热器、管道以及局部构件阻力影响因素,进而利用实验手段,研究了不同太阳辐射强度、集热工质温度,质量流量作用下,真空管太阳能空气集热器、输配管道及弯头阻力变化规律,结果表明,稳定状态下,空气集热器压降随太阳辐射强度增大呈正向增大趋势,集热器阻抗系数与压降有相似变化趋势;而管道当...     

内插热管式太阳能集热器内相变材料的蓄热/释热特性研究

提出一种蓄能型内插热管式太阳能集热器,在太阳能真空管和振荡热管蒸发段之间充灌相变材料,提高集热器的瞬时集热效率. 利用Gambit软件建立内插热管式太阳能集热器的三维模型,基于FLUENT软件的凝固/熔化模型,以癸酸(CA)为相变材料进行模拟研究,采用Boussinesq近似法对比分析了考虑浮升力前后的真空管内温度场分布、液化率、不同测点的温度曲线的变化,探究了浮升力对集热器内蓄热/释热过程换热规律的影响. 结果表明,相变材料熔化过程中浮升力起着至关重要的作用,使得真空管内顶部的升温速度快于底部. 而凝固过程中浮升力的影响可以忽略不计. 蓄热过程中集热器内相变材料在轴向上的传热方式,固态显热和相变蓄热阶段以导热为主,液态显热蓄热时以对流传热为主,而在径向上始终以导热为主.     

水蓄能床与相变蓄能床的性能对比及模拟优化

针对传统供暖方式污染环境、不节能、不安全等弊端,设计了一种新型蓄能床,蓄能介质为高比热的水和拥有潜热的相变材料.通过供水温度35℃、40℃和45℃3组实验测量的床面温度和散热量,来比较水蓄能床和相变蓄能床的热工性能.结果表明:40℃为最佳供水温度,该温度下水储能和相变储能的床面平均温度分别为35.3℃和32.9℃,均在人体可适应温度29~37℃范围内,但结合人体舒适温度为30~35℃的特点相变储能明显优于水储能.随供水温度的提高,床面升温速度加快,相变床升温变化更显著.白天水蓄能的床面温度比相变蓄能高2℃左右,但睡眠阶段相变蓄能热稳定更好.床面散热量两者相差不多,但夜间相变床存在恒温放热阶段.此外,通过模拟相变材料的加热融化过程,分析了管径、供热温度、管间距和相变材料导热系数对融化速率的影响,结果表明:以上4种因素对融化速率均有不同程度影响,减小管间距和增大导热系数可有效增大融化速率.     

太阳能-热管呼吸阀的集热器系统的计算

太阳能-热管呼吸阀,是解决呼吸阀冬季使用存在冻结问题的手段之一。集热器系统的设计是其中的重要组成部分。为了获取最大的太阳能量,必须保证集热器的采光面在正午垂直于太阳光线,从而得到集热器放置的最佳倾角为64.9°。进行集热器参数计算时,先假定平均板温TP和集热器面积Ab,算出总热损失系数,由集热器能量方程导出集热器面积的迭代值Ab′,与假设的面积值Ab进行迭代直到小于终止限0.01,可求出集热器的面积值Ab。由此计算肋片效率因子和集热器热迁移因子,根据公式可以得到一个新的板温TP′,比较TP′和TP,进行迭代,直到小于终止限。通过两次迭代计算得到集热器面积为0.011m2,平均板温为36℃。     

真空管太阳能热水器的热特性分析及计算

分析了真空管太阳能热水器的热损失,建立了集热器各个环节的热平衡方程以及水箱的动态热平衡方程,并编制了热水器的计算程序,有别于常规的计算方法,本文把热水箱的计算和集热管的计算相结合,使计算更为简化。     

折流板型太阳能空气集热器数值优化

通过数值求解基于雷诺时均的三维定常粘性N-S方程及能量方程,改变结构、特性及运行参数,对折流板型太阳能空气集热器进行了数值优化,模拟结果表明：折流板的引入可有效提高集热效率,同时对于特定尺度的折流板集热器,存在最优分割腔数;增加集热器上部盖板的保温能力可有效提高集热效率,实际使用中推荐保温能力较好的双玻盖板或适当增加空气间层厚度;集热器的热损失以对流散热占主导,辐射散热为次要因素;运行参数如气温、日照强度等对集热器进出口温升影响显著,但对集热效率影响较小。     

太阳能集热器及其适用性浅析

对目前常用的平板型、全玻璃真空管及热管式真空管等太阳能集热器的优缺点进行了介绍,并对各种太阳能集热器进行了综合评价,对其在太阳能热水供应、太阳能采暖和太阳能空调系统中的适用性进行了分析,为太阳能集热器的选择提供了参考.     

新型太阳墙供热性能的实验研究

为解决传统太阳墙在白天对空气加热存在滞后,夜间集热墙体向外散热严重等问题,设计了新型太阳墙结构,并搭建了供热性能测试实验台.通过对太阳辐射强度、室外空气温度、风口温度、集热板温度,以及室内温度场等参数测量,定量分析新型太阳墙的热性能随室外环境的变化规律.对连续3个典型室外环境日下的系统性能分析表明:太阳墙的送风口最高温度为31.6℃,实验房间内最高温度达24.1℃,最低温度12.9℃,平均温度为18.4℃,实验房间与对比房间最高温差为3.3℃,当太阳辐照平均强度为438.4 W/m~2时,实验房间温升速率达1.4℃/h.室内温度频率分布的计算结果表明,实验房间温度在52.8%的时间内达到18℃以上.因此,新型太阳墙结构在日间能够及时将得热输送到室内,并且在夜间可以维持一定的温度水平,全天将室内温度控制在人体感觉舒适的范围内,有效改善室内热环境.     

可与建筑一体化的太阳能集热构件研究

分析了真空管集热器的特点,指出了玻璃真空管集热器很难与建筑真正一体化;研究了平板式集热器的结构和吸收面材料,通过结构设计解决了平板式太阳能集热器与建筑一体化的问题,并通过工程试验检验了设计的效果.     

余热制冷及供热技术的研究与应用

具有代表性的大型石油化工企业引进的聚酯纤维生产装置为实例,研究建立最佳的废热蒸汽回收系统,以低品位废热蒸汽和蒸汽冷凝水两相介质为热源,利用改型的汽—水型溴化锂吸收式制冷机和热能转换系统进行集中供冷、集中供热,实现废热资源化。从而解决了外方技术遗留下来的热力系统不完善、能级匹配不合理,致使大量废热蒸汽对空排放、浪费能源、污染环境、危及安全生产等十多年没有得到解决的技术难题。     

能源产供系统之热利用准则

分析了终端用能的主体是低品位的热能,一次能源释放第一能量形态的主体是高品位的热能,提出了放热能源和释力能源的概念．以热力学第一和第二定律为基础,建立一次能源的最大利用价值模型,给出一次能源利用品质价值因子、终端用能投资利用价值因子及判别因子,并对多种方案进行评价．指出现代大能源系统存在问题的核心,是没有抓住以热为主体的合理转化与利用以及建在用户处的工业锅炉和热水锅炉没有进行能级梯级利用所带来的弊端,提出合理地转换与利用是一切能源产供系统合理利用能源的生命线．在此基础上,提出一次能源之热利用准则．最后建议,与时俱进,“大小结合,协调发展”实行“两条腿走路”,创建“以热利用为核心的一能多用、多能互补的具有中国特色的现代化分布式能源产供系统”．     

能源产供系统之热利用准则

分析了终端用能的主体是低品位的热能，一次能源释放第一能量形态的主体是高品位的热能，提出了放热能源和释力能源的概念．以热力学第一和第二定律为基础，建立一次能源的最大利用价值模型，给出一次能源利用品质价值因子、终端用能投资利用价值因子及判别因子，并对多种方案进行评价．指出现代大能源系统存在问题的核心，是没有抓住以热为主体的合理转化与利用以及建在用户处的工业锅炉和热水锅炉没有进行能级梯级利用所带来的弊端，提出合理地转换与利用是一切能源产供系统合理利用能源的生命线．在此基础上，提出一次能源之热利用准则．最后建议。与时俱进，“大小结合，协调发展”实行“两条腿走路”，创建“以热利用为核心的一能多用、多能互补的具有中国特色的现代化分布式能源产供系统”．     

竖直埋管地热换热器的稳态温度场分析

对竖直埋管在半无限大介质中的稳态传热模型进行了分析讨论。采用虚拟热源法有线性迭加原理给出了其解析解，并绘制了其相应的温度分布曲线图，指出了现行教科书中由于混淆淆绝热边界条件与等温边界条件而得出的关于该问题的错误结论。针对工程实际提出了孔壁中点温度和积分平均温度这两个地热换热器孔壁代表性温度的定义，给出了两者的适用于工程应用的简明计算公式，并对两者进行了比较。基于以上分析，进一步讨论了全年冷热负荷不平衡地热换热器长期性能的影响。     

住宅墙体保温薄弱部位的构造做法与研究

为了使民用住宅节能保温设计与东北地区严寒气候相适应,保证室内良好的热环境要求,并符合国家节能设计规范,提高开发商投资效益,本文对住宅墙体中常见的热桥部位进行分析,并研究了局部保温的措施,结果表明:保温构造层的连续性,可防止在保温层断续处出现传热薄弱,该做法有利于节能设计的发展。     

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.     

垂直埋管地源热泵的圆柱面传热模型及简化计算

讨论了垂直埋管地源热泵地热换热器的传热模型,采用拉普拉斯变换法,给出了一维圆柱面模型的解析解。将该解析解与目前常用的线源模型解做了比较,指明当傅里叶数较大时,线热源的解趋向于圆柱孔的解,可以较好的模拟地下传热过程,而在傅里叶数较小时,线源模型解相比于圆柱模型解,有一定的时间延迟,误差较小;与常热流半无限大平壁解的比较,得到了小傅里叶数时该解析解的近似公式,该近似公式适用于工程应用,算法简单可靠。     

建筑热工学中稳定传热的图解法及应用

稳定传热是建筑热工学中的基本传热过程,一般通过公式计算来求解。本文利用稳定传热中热流强度q处处相等的特点引入图解法,即在以热阻一温度坐标系中,绘制贯通平壁的温度分布线,利用该线进行求解。通过实例说明图解法有理论依据,结果准确,图形直观,可行性强。     

重力热管锅炉在余热回收中的应用

概述了热管的基本原理与重力热管锅炉的形式和结构,并对重力热管锅炉在余热利用中的的应用特点进行了比较分析,指出重力热管锅炉具有广阔的应用前景和发展潜力。     

地源热泵桩基与钻孔埋管换热器换热性能比较

相对于钻孔埋管换热器,桩基埋管换热器在换热性能和经济性方面均具有较大优势,目前越来越广泛的应用于地源热泵工程中。围绕钻孔与桩基埋管换热器的结构特点和换热机理进行对比分析,针对南京某项目桩基埋管换热器开展了换热性能实测及数值模拟分析,并采用数值模拟手段对比分析了钻孔与桩基埋管换热器的换热性能差异。研究结果进一步证明了桩基埋管换热器具有良好的换热性能。提出的传热性能数值模拟方法可较准确地计算出桩基和钻孔埋管换热器的传热效率。