圆柱阵列太阳能空气集热器的实验研究

为了提高太阳能空气集热器吸收太阳辐射的能力和换热能力，设计了圆柱阵列太阳能空气集热器及实验台。对圆柱阵列太阳能空气集热器的热性能进行了实验研究，并与同条件下测试的平板集热器的热性能进行比较，效率提高了22％。实验结果可为圆柱阵列太阳能空气集热器的设计提供参考。     

蓄能型空气式太阳能集热器热效率研究

针对以水为传热介质真空管太阳能集热器存在的低温冻裂、过高温炸裂和使用间断性等问题,将太阳能集热器的真空管进行改进设计,并在其中设置相变蓄能棒,采用空气为传热介质,研制了一种新型空气式太阳能集热器。实验测试表明：在平均辐照强度为727 W/m2条件下,可延长供热3 h,并随着辐照强度增加供热时间延长;无相变材料的真空管太阳能集热器平均集热效率为36%,相变蓄能棒平均等效集热效率为60%,新型蓄能型空气式太阳能集热器综合集热效率为96%;与传统以水为介质的内插式真空管太阳能集热器平均集热效率为58%相比,该新型集热器集热效率有显著提高。     

改进型微热管平板太阳能空气集热器性能分析

近年来,以空气作为换热介质的太阳能集热器越来越受到重视。本文以微热管阵列为核心传热元件,设计并搭建了改进型微热管平板太阳能空气集热器性能测试系统。通过实验研究了不同空气流量和不同进口温度对集热器集热性能的影响,获得相应参量对集热器的出口空气温度、集热效率和微热管阵列蒸发段温度的影响特性,分析对比了改进前后集热器的集热性能,得到了集热器效率的归一化曲线。实验结果表明,改进型微热管平板太阳能空气集热器在夏季240 m³/h空气流量时集热性能最佳,改进后的集热器相比原集热器在夏季的平均集热效率最高同比提升13.8%;在240 m³/h风量下的平均集热效率最高达到了74%,对应集热器的压降为9.2 Pa。     

利用条缝射流强化无盖板型太阳能集热器性能

为提升无盖板型太阳能空气集热器热性能，设计一种条缝射流型太阳能空气集热器，并利用数值模拟和实验验证对其热性能进行分析。集热器内部流动及换热特性的模拟结果表明，利用圆孔和挡片形成的条缝射流能对集热板形成有效覆盖，进而提高进气与集热板的对流换热。射流条缝存在最优结构参数，当圆孔直径为25 mm时，条缝宽度在3 mm处接近最优；集热效率则随挡片直径的增大而增大，是由于射流贴附效应在变强。实验结果表明，条缝射流型集热器的全天热效率稳定且高效。当处理气量为39 m3/h时，该集热器全天热效率稳定在约48%，优于传统的无盖板渗透型太阳能集热器。     

一种槽式太阳能空气集热器热性能的试验研究

为了研究日光温室用槽式太阳能空气集热器的热性能,基于TracePro光学模拟软件设计了一种槽式太阳能空气集热器,对其进行试验研究,分析了不同因素对集热性能的影响规律。实验结果表明,管中空气流速的变化对集热器集热效率和集热量的影响规律是相同的,在不同的流速下,存在最佳空气流速约为4.4 m/s,使得集热器的集热量和集热效率最大,集热量达到373.2 W,集热效率约为25%,此时集热性能最好。对于不同太阳辐照度,正午时刻之前,太阳辐照度越大,集热器的集热效率越大,正午时刻之后,集热器的集热效率基本保持不变,15:40之后集热器集热效率逐渐减小。当太阳辐照度和管中流速相同时,室外温度越高,集热器集热效率越大,集热性能越好。集热管中空气温度沿着集热管出口方向不断增大,太阳辐照度越大,集热管相同位置空气温度越高。该研究结果可为此种槽式太阳能空气集热器在日光温室的应用中提供参考。     

太阳能空气集热器(Ⅰ型)的数学模型研究

用数学模型化方法研究了太阳能空气集热器的集热传热性能,建立了基于二维假设下的流体流动和热量传递的稳定态数学模型,并用有限差分法进行数值求解,计算得到稳态下太阳能空气集热器的速度、温度分布图以及集热效率与空气流量、入口空气温度、入身太阳辐照度和表面盖板透过率的关系。结果表明,对Ｉ型太阳能空气集热器,集热效率随空气流量和表面盖板透过率的增加而增大,随入口空气温度和入射太阳辐照度的增大而减小。计算结果与     

单、双风道折形折流板式空气集热器对比分析

为了进一步提升太阳能空气集热器的集热效率,文章在单风道折形折流板空气集热器的基础上,提出了双风道折形折流板式空气集热器,通过在集热器中加入回风通道,并按照一定的比例将新风和回风进行配比,以增加集热器的热利用率。研究结果表明,双风道折形折流板式空气集热器的集热效率高于单风道折形折流板空气集热器,双风道折形折流板式空气集热器的压损系数低于单风道折形折流板式空气集热器;随着进口温度逐渐升高,两种空气集热器的集热效率均逐渐下降,单风道折形折流板式空气集热器全新风和全回风集热效率分别为53.35%,49.17%;在全新风工况下,双风道折形折流板式空气集热器的集热效率最高,为59.89%,在全回风工况下,双风道折形折流板式空气集热器的集热效率最低为59.09%;随着进口风速逐渐增大,双风道折形折流板式空气集热器的集热效率和压力损失均逐渐上升,该集热器的最高集热效率为70.49%;冬季,当太阳能空气供暖系统的进口风速为0.3 m/s时,室内的舒适度最佳。     

V型多通道平板太阳能集热器的热性能研究

提出一种V型多通道平板太阳能集热器,对其建立稳态传热模型,利用Matlab软件编程进行求解,并进行实验测试验证模型的准确性.利用已验证的传热模型,模拟分析V型多通道平板太阳能集热器的结构和物性参数对其热性能的影响,结果表明当透明盖板和吸热体发射率变大时,集热器的集热效率会呈下降趋势;当V型槽顶角、吸热体长度及空气夹层厚...     

横向V形太阳能空气集热器的热性能实验研究

针对横向V形太阳能空气集热器的热性能实验研究,旨在探索倾角对空气集热器集热效率的影响和空气集热器内的温度分布情况.通过理论分析和实验研究,结果表明昆明最佳倾角为25°,集热器内温度沿流道方向近似呈等差分布.     

渗透型太阳能空气集热器集热效率研究

将CFD模拟引入太阳能空气集热器设计研究领域,对渗透型太阳能空气集热器(UTC)的工作特性进行了模拟分析,并与传统空气集热器进行了比较.在数值模拟的基础上,制作了几种实验模型并进行了实验研究,对其送风温度和热效率进行了测试.通过模拟和模型实验,说明了UFC在新风预热领域中无可比拟的优势,显示了CFD工具在空气集热器研究领域中的优势.     

内插式太阳能真空管空气集热器性能分析

建立了内插管式真空管空气集热器管内空气流动与换热的三维瞬态模型,该模型能够反映真空管吸热层表面辐射热流随时间和各微元位置不同而变化的特点。对不同工况下集热器的主要性能参数及内插管与真空管吸热体表面的温度分布进行预测。同时对横双排内插管式真空管空气集热器进行实验研究,理论和实验相结合,分析了不同工况下集热器的集热温度、瞬时集热效率、热损系数等性能参数,该集热器春夏季在30～80℃的集热温度范围内,集热效率在50%～70%之间,热损系数集中在2～6W/(m~2·K)的范围内。     

非晶硅太阳能光伏/光热空气集热器性能对比实验研究

文章设计了新型非晶硅太阳能PV/T空气集热器,该空气集热器能够解决传统太阳能PV/T热水器在高温波动情况下,晶硅电池热应力大的问题,同时避免了冬季管道发生霜冻的现象。文章通过实验对比,分析了非晶硅太阳能PV/T空气集热器、单独非晶硅光伏电池和传统太阳能空气集热器的能量效率和[火用]效率的差异。分析结果表明:非晶硅太阳能PV/T空气集热器的平均热效率为45.70%,比传统太阳能空气集热器的平均热效率降低了约25.88%;当空气质量流量增大至0.048 kg/s时,非晶硅太阳能PV/T空气集热器中的非晶硅光伏电池的平均电效率高于单独非晶硅光伏电池,它们的平均电效率分别为4.70%,4.54%;非晶硅太阳能PV/T空气集热器的总[火用]效率高于传统太阳能空气集热器的热[火用]效率和单独非晶硅光伏电池的电[火用]效率,非晶硅太阳能PV/T空气集热器总[火用]效率最大值为7.14%。文章的分析结果为非晶硅太阳能PV/T空气集热器的推广提供了参考。     

铝排管集热器吸收太阳能、空气能和环境能研究

对无透光和保温材料封装的新型铝排管平板集热器进行吸热特性分析,建立了吸收太阳能、空气能和环境能的数学模型,并分析了流体滞止特性对平板集热器吸收空气能的影响。进一步针对铝排管平板集热器的设计参数,通过TRNSYS软件进行仿真。在TRNSYS软件中对于影响集热器吸热性能的参数进行了单一变量分析。仿真结果显示:该平板集热器集热效率相比普通集热器大大提高。风速对空气能吸收量影响较大,风速越大,滞止温度越高,空气能吸收量越多;辐射量对太阳能吸收量影响作用明显,但对环境能吸收有减小趋势;集热面积增大和集热器整体性能提升有很大的关联作用;环境温度对环境能吸收量有很大的决定作用;入口流量对集热性能的提升存在峰值影响力,而进口温度的增加会降低集热器的集热效率。该平板集热器通过实际应用表明,其性能与仿真结果相符,且能够大大提高集热器效率。     

无盖板渗透型太阳能空气集热器热性能的实验研究

无盖板渗透型太阳能空气集热器是一种易于实现建筑一体化的高效新风预热及干燥装置。为了掌握无盖板渗透型集热器在实际工况下的热性能,建造了集热面积为2.2 m2的太阳能空气加热系统实验台,并在2009年2月至2009年4月对其热性能进行了户外瞬态实验研究。实验结果表明出口空气温度随辐射强度的增加而升高,太阳辐射强度是影响集热器出口空气温度的最重要因素,而室外空气温度的影响极小。空气温升随风量的增加而减小,集热器热效率随风量的增加而增大。在三个测试日中集热器的平均热效率分别为58%、63%和72%,高于普通平板太阳能空气集热器。     

太阳能平板集热/储热系统

介绍一种将相变储热材料和太阳平板空气集热器相结合的太阳能集热/储热系统(包括结构设计和试验测试),并对整个系统的储热效率和热损失进行了估算.结果显示,装置的储热效率可达23%,热效率达55%.而同样情况下的普通集热器的热效率仅为19%,远远小于前者.因此,该太阳能集热/储热系统可有效降低集热器的热损失,提高集热效率.     

整体式太阳能空气集热器热性能研究

对一种新型的整体式太阳能空气集热器,根据简化的物理模型利用CFD软件对集热器内部的流场、压力场和温度场进行数值模拟分析,并与传统拼装式集热器阵列进行对比。结果表明,传统拼装式集热器阵列内部存在流动的滞留区,内部温度分布不均匀,吸热板有局部的高温区域;整体式空气集热器内部流场、压力场和温度场分布比较均匀,有明显的温度梯度,吸热板与空气能够更好的进行对流换热。因此,整体式空气集热器的热性能优于传统拼装式空气集热器阵列。     

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     

内插式太阳能真空管空气集热器实验研究

通过实验对一种新型的内插式真空管空气集热器不同季节工况下的集热特性进行了测试分析,同时研究了南北朝向下集热器安装倾斜角在0°～90°范围内变化对其性能的影响,通过实验得到了空气集热器单管时间常数研究发现不同季节工况稳定工作阶段,该空气集热器以轮廓采光面积为基准的平均集热效率约为50%,在0°～60°范围内改变安装倾角对集热器效率影响不大。90°倾角下集热效率有所下降,平均在40%～50%之间。     

全玻璃真空管太阳能空气集热器热性能试验方法研究

全玻璃真空管空气集热器是一种热损较小的太阳能空气加热装置,该文对该类集热器热评价方法进行了研究,并对集热器的时间常数,热延迟常数,角系数修正因子及瞬时热效率的实验方法进行了初步的实验研究,研究表明,用热延迟常数比时间常数能更好地反映真空管集热器的性性能,真空管集热器的角系修正因子在垂直入射时最小。     

太阳能平板空气集热器内部流动与传热分析

基于雷诺时均的三维定常粘性N-S方程及能量方程,对内设挡流板的太阳能平板空气集热器内部流动和传热特性进行数值分析和实验验证,模拟结果与实验测量结果显示出良好的一致性。研究表明:挡流板的存在致使内部流动非常复杂,挡流板背侧发生显著的流动分离与再附着现象,同时对温度场产生重要影响,因此消除各种涡流是提高集热效率的有效途径之一;气流在挡流板末端发生180°偏转形成的二次流增加了流动损失,但同时实现了冷热流体的掺混,强化了换热;集热板的多种换热方式中对流换热占主导,辐射换热占总换热量的1/7,为提高集热效率,应设法进一步降低集热板平均温度。