四种交叉V型吸热板-底板太阳能空气集热器热性能的数值模拟对比分析

作为最常用的一类平板型空气集热器,V型波纹吸热板空气集热器近年来被广泛应用和研究.采用相同几何尺寸(长2m,宽1m)的波形板,构成四种不同流道的交叉V型吸热板-底板太阳能空气集热器,应用太阳载荷模型,利用FLUENT软件,对集热器在倾角为30°,入口空气流量为60m3/h的工况进行了三维数值模拟,得到集热器不同位置的温度场、吸热板中心宽度0.5m处的平均努赛尔数和瞬时效率,并对其进行了对比分析,得出空气集热器的V型吸热板横向放置、底板纵向放置结构的瞬时效率最高.     

平板太阳能空气集热器的数值模拟研究

为评估4种不同类型平板太阳能空气集热器的热性能,本文建立了平板空气集热器的二维稳态CFD模型,对集热器内部空气的流动及热量的传递过程进行数值模拟,并获得了集热器热性能曲线。模拟结果表明,在标准流量下,双流道型(c型)平板空气集热器最大热效率达79.44%,热损系数为5.80,热效率高于其他3种类型的空气集热器,热性能最优。随着空气流量的增加,b型平板太阳能空气集热器由于具有较好的保温特性而表现出更优的集热性能。     

平板型太阳能空气集热器的应用分析

本文通过对平板型太阳能空气集热器的理论分析,介绍不同的空气流道厚度、空气流速对空气集热器的散热损失及瞬时效率的影响,为优化设计太阳能空气集热器提供一定的设计依据。     

多孔盖板型太阳能平板空气集热器热性能模拟

建立多孔盖板型太阳能平板空气集热器的数值计算模型,利用已有实验数据验证模型的准确性。基于该数值模型研究单位面积系统风量、太阳辐射照度和集热层吸收率对集热器热性能的影响。结果表明,多孔盖板型太阳能平板空气集热器的热性能较普通平板集热器有明显改善。系统风量增大,集热效率相应地增大,而空气通过集热器的压力降也会迅速增大,从而造成系统风机耗电量增加,所以应综合考虑系统的热性能和风机耗电量,合理选择系统风量。空气温升随太阳辐射照度增大而升高,并且接近线性增长,集热效率随着辐射照度增大呈缓慢下降趋势。集热效率随着集热层吸收率增大而显著增大,且接近线性增长。     

平板太阳能集热器空气夹层内自然对流换热的数值模拟

本文采用数值模拟技术研究了平板太阳能集热器空气夹层内的自然对流换热,并对影响夹层内自然对流换热的因素进行了分析。结果表明:集热器内自然对流换热热损失随夹层间距的变化而改变,为降低自然对流换热热损失,最佳的空气夹层间距应为3 cm;夹层间距一定时,吸热板温度越高,对流换热系数越大,自然对流换热作用越强;集热器水平放置时,自然对流换热作用最强,热损失最大,当放置角度超过30°后,自然对流换热热损失基本不变。     

太阳能平板集热器关键参数对其热性能的影响

为了提升太阳能在建筑能源供给体系中的比重,形式多样的太阳能集热设备及其系统在建筑领域得到了广泛应用。基于机理分析法,建立了具有单层玻璃盖板的管板式太阳能平板集热器的稳态传热模型。并且针对集热管间距、集热管内径、工质入口温度和工质质量流量等关键参数对集热器集热效率的影响特性进行了数值模拟与分析。结果表明,建立的该稳态传热模型是可行的;此外,在其余参数值保持不变的情况下,减小集热管间距或增加集热管内径均可使集热器瞬时效率增大;增大工质入口温度会导致集热器瞬时效率下降;而增大工质质量流量会提升集热器瞬时效率。这些结论对于太阳能平板集热器在太阳能建筑一体化的实际应用中,具有一定的参考作用。     

导热油型太阳能双效溴化锂吸收式热泵动态性能分析

采用数值模拟的方法研究导热油型太阳能双效溴化锂吸收式热泵的动态性能,建立热泵机组各部件的动态模型,并进行实验检验,结果符合较好,通过建立了动态传热的模型,分析了热泵机组驱动温度的变化对其各部件的影响,其中模拟结果显示,导热油直接作用的高压发生器再次达到稳态的时间最短,约为400 s。而经过750 s后,整个机组也再次达到稳定的状态。     

新型扁盒肋片式太阳能集热器的数值模拟与实验研究

建立了扁盒肋片式集热器的CFD模型,对集热器内部流体的流动与换热进行了数值模拟。搭建了太阳能光伏光热实验系统,进行了冬季实验测试。模拟结果与实验结果较吻合,验证了模型的可靠性。结果显示:出口温度随入口流量的增大呈曲线形下降,每小时集热量呈线性增长,流速为0.5～0.6 m/s时,温度衰减率为10%左右,每小时集热量增加率为12%左右;出口温度和每小时集热量均随热源温度的升高呈线性升高和增大,整体增长33.33%左右;温度分布呈双曲线形,圆柱肋片处产生对称涡旋;冬季工况下,实测PV/T系统发电效率在10%以下,集热效率为12%左右,水箱温度为25℃左右。     

开孔折流板型太阳能空气集热器的数值模拟研究

为进一步提高空气太阳能的集热性能,折流板开孔型平板太阳能空气集热器被设计出来,文章采用数值模拟方法,研究了其流动传热特性,并且分析了开孔数量、大小以及在不同开孔数量下进口流速对折流板空气集热器集热效率的影响。研究结果发现:在入口流量为0.015 kg/(s·m²),内设4块折流板上开孔数量为3时,集热效率为44.33%,集热效率最高,比未开孔的折流板型空气集热器的集热效率提高了4.11%。     

瘦腰型百叶窗翅片热力性能数值模拟

通过数值模拟方法得到常规百叶窗翅片和瘦腰型百叶窗翅片在流动传热单元内的速度场、温度场与压力场分布,比较分析二者的热力性能差异。结果表明,瘦腰型翅片百叶窗栅格较窄,截面上壁面阻力小,流速较快,边界层分离早,平均温度和出口温度均最低。瘦腰型翅片进出口压降小,阻力消耗低。Re_(Lp)=228~1 028范围内,f因子比常规翅片最大可降15.9%。相对于常规翅片,瘦腰型翅片j/f增幅高于11.3%。采用j/f 1/3作为评价指标,瘦腰型翅片综合性能仍优于常规翅片,且雷诺数越高效果越明显。     

正弦型肋片太阳能空气集热器的数值模拟

本文提出了一种正弦型肋片太阳能空气集热器,采用三因素三水平的正交试验法,对不同肋片参数的模型进行数值模拟,得出最优肋片参数组合为:波纹幅值15mm,波纹周期100 mm和肋片高度45 mm.研究表明:在10时至15时的典型工况下,太阳辐射照度变化集热效率的影响较小.空气流量在0.03～O.08kg/s范围内,相较平板型...     

基于动态传热分析的平板型太阳能集热器设计软件开发

平板型太阳能集热器的热性能受到环境因素、运行条件和设计因素的共同影响。为提升太阳能热利用工程的应用效果,需要针对环境和运行条件,对平板型太阳能集热器进行优化设计。本研究通过分析平板型太阳能集热器内部以及与环境间导热、对流、热辐射等动态传热过程,建立了计算集热量、集热效率以及集热器瞬时效率曲线的平板型太阳能集热器三维动态传热模型与差分求解算法,开发了具有传热过程分析和运行性能预测的平板型太阳能集热器设计软件,提高了不同环境因素、设计因素以及运行参数影响下集热器热性能分析速度和准确度。     

壁挂式太阳能空气集热器变风量控制运行效果研究

本文以壁挂式太阳能空气集热器(Wall-mounted Solar Air Collector,WSAC)为研究对象,采用现场实测和理论分析的方法,通过研究太阳辐射照度、送风量与WSAC瞬时效率以及纯效率的关联性,提出了综合考虑建筑能耗时变风量工况下提高WSAC运行效率的途径.而后,利用实体大实验房,分别采用连续定风量...     

平板型太阳能集热器三维动态传热计算模型开发与应用

平板型太阳能集热器热性能受到环境、运行条件和设计因素的共同影响.本文在分析辐照、温度、风速、入射角度等多因素影响的基础上,建立平板型太阳能集热器部件与环境间导热、对流、热辐射等三维动态传热过程计算模型,开发快速差分求解算法并形成软件,应用于平板型集热器的瞬时传热过程分析和全年运行性能预测.通过在人工环境实验系统中进行不同环境条件多工况实验,计算集热效率与实测最大偏差为0.023,相对偏差为4.9％,集热器热性能分析速度和准确度大大提高.软件在考虑风速、入射角度、热惰性等因素后,全年单位面积辐照量4 941 MJ/m2条件下,平板型太阳能集热器的单位面积集热量比依据瞬时效率曲线计算得到的集热量降低11.0％,可更准确地计算集热器在实际环境和运行条件下的热性能,为系统优化设计提供依据.     

槽式太阳能集热器聚光面能流分布及传热特性

本文运用蒙特卡罗光线追踪法模拟了LS-2型槽式太阳能集热系统的聚光特性,并以此为边界条件,进一步研究传热工质为THERMINOL55合成导热油时该集热器内管壁和管内流体的温度分布特性和传热特性。结果表明,管壁和管内流体温度分布十分不均匀。并考察了不同导热油以及导热油的流速对传热效率的影响工质流速对管壁温度分布影响较大,当太阳直射辐照为1000 W/m^2,导热油入口温度为160℃,流速为0.05 m/s时,吸热管圆周方向最大温差为235℃左右,当流速增加到0.05 m/s时,最大温差减小到142℃左右。     

椭球面冲孔吸热板太阳能空气集热器性能模拟

提出采用椭球面冲孔吸热板的渗透型空气集热器,模拟分析进风量、太阳辐照度、进口空气温度、环境温度、冲孔尺寸对空气集热器出口空气温升、集热效率的影响。冲孔尺寸一定时,在进风量、太阳辐照度、进口空气温度、环境温度变化范围内,集热效率均可达到50%以上。进风量、太阳辐照度、进口空气温度、环境温度、冲孔进口半径一定时,存在最佳冲孔出口半径,使出口空气温升、集热效率达到最大。较小的冲孔进口半径可获得较高出口空气温升、集热效率,但也增大了空气阻力,提高了加工难度,因此应选取适当的冲孔进口半径。     

平板太阳能集热器与墙体不同一体化形式分析

针对平板型太阳能集热器与建筑墙体一体化结构,在贴合式和分离式2种结合方式下,以上海地区典型气象年的典型气象日作为外扰参数,使用状态空间模型对二者的传热特性进行了研究。研究结果表明:2种形式的一体化结构的集热器以及单一集热器的出口温度和有效得热量相互差别均很小。三者出口温度最大差值为0.15℃。夏季时,分离式和贴合式一体化结构全天有效得热量分别占单一集热器的99.89%和97.22%,贴合式一体化结构集热器出口温度和有效得热量都比分离式低。而冬季则相反,且该比例为99.26%和106.65%。夏季时,分离式和贴合式一体化结构通过围护结构的传热量分别占单一墙体的90.83%和40.53%。而在冬季,该比例为96.66%和11.12%。2种一体化结构均能减弱室外气象参数波动对墙体内壁面热流的影响。尤其是贴合式,冬季内壁面热流的波动幅度仅占单一墙体的9.75%。     

太阳能烟囱强化自然通风的数值模拟

太阳能烟囱的应用可以加强太阳能自然资源的利用,削减不可再生能源的耗费。本文通过使用数值模拟的方法对太阳能烟囱房间的气流流动进行了模拟分析,特别研究了太阳辐射量、环境温度以及太阳能烟囱截面宽度对房间通风量的影响。数值模拟计算结果与理论计算结果吻合很好,为加强房间通风效果提供了理论依据。     

太阳能热泵系统数值模拟

太阳能热泵系统模型主要包括太阳能集热系统模型和热泵机组模型,通过蒸发器建立耦合关系.本文建立了太阳能集热系统和水-水热泵系统组成的太阳能热泵数学模型,利用集中参数法进行稳态模型的求解.为了验证模型,将计算数据和实验数据进行了对比,分析了模拟计算结果与实验结果的差别及误差存在的原因.