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。     

基于TRNSYS对上海地区太阳能热水系统的经济性分析

针对目前太阳能热水系统经济性评价方法的单一性,引入热水成本单价对太阳能热系统进行经济性分析. 以上海市典型一家三口家庭为实例,基于TRNSYS软件模拟分析上海地区太阳能集热器出口温度,计算出不同辅助能源时太阳能热水系统的热水单价,结果表明:以电辅助太阳能热水系统的热水单价为146.75元/吨,相对燃气作为辅助能源,其热水单价减少40.2%.     

碟式太阳能集热器结构对热辐射影响

为了研究碟式太阳能系统中聚焦点发散情况下,集热器形状参数对系统光热转换效率的影响,采用蒙特卡罗射线跟踪方法对三种类型集热器进行数值模拟。研究结果表明:当聚焦面尺寸不变时,辐射通量聚光比基本一致;聚焦面上热量密度呈现圆环状温度分布;集热器结构对腔体壁面热量分布有影响。以上研究结果对碟式太阳能系统的理论设计和实际性能预测提供理论参考。     

基于热经济学分析的太阳能辅助燃煤热发电系统性能研究

基于热经济学结构理论,建立太阳能辅助燃煤热发电系统的热经济学成本分析模型,并以C50-8.83/0.294型供热机组和太阳能热利用系统集成取代1段抽汽为例,对系统进行经济性能分析。结果表明,太阳能热量的引入导致太阳能辅助燃煤热发电系统的热经济性能优于单纯燃煤机组,但是由于煤价、集热器价格、年折算运行小时数等因素的综合影响导致系统经济性能较差。最后对热经济学成本进行敏感性分析。以拉萨地区为例,假定煤价上涨幅度和集热器降低幅度均为20%,则当集热器成本下降至480元/m2,同时燃煤价格达1 300元/t时,取代1段抽汽方案的单位热经济学成本与单纯燃煤近似相等,两者可竞争发电。为太阳能辅助燃煤热发电系统的实施提供一定参考。     

太阳能辅助小温差热发电系统的初步研究

太阳能辅助小温差热发电系统以工业废热作为第一级热源、太阳能集热器作为第二级热源,循环工质在热源中蒸发并过热后,在汽轮机中膨胀做功,从而驱动电机发电.分析了该系统的工作原理和循环过程,并在理论分析的基础上,进行了系统的热力计算.理论计算结果表明:在循环工质为R717,循环工质蒸发侧相变温度为60℃,冷凝侧相变温度为27℃的条件下,此太阳能辅助小温差热发电系统的总的发电效率可达7.15%,表明该小温差发电装置具有较好的应用前景.     

平板太阳能集热器性能研究

性能良好的太阳能集热器是太阳能供热系统关键设备之一.该文着重考察了一种低温平板太阳能集热器在青岛气候条件下的工作性能（太阳能直接供暖工况）,给出了测试期间集热器进、出口温度变化关系及瞬时集热量随时间的变化规律.     

一体化太阳能热泵热水器运行特性的实验研究

介绍并研究了一种新型集热／蓄能／蒸发一体化太阳能热泵热水器系统（SHPWHICSE）．该装置将真空管集热器、蓄能容器和蒸发器集于一体,通过相变潜热吸收并储存大量太阳能．根据相变材料（石蜡）在吸、放热过程中温度的变化计算蓄热量,确定相变材料中储存的热量能够满足系统热负荷．定义了一体化太阳能热泵系统的得热效率,并和直膨式太...     

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.     

纳米流体在太阳能利用领域的研究进展

太阳能作为可再生能源, 因其储量丰富, 绿色安全, 成为希望能源, 被广泛应用在工农业和居民生活中。传统 流体的缺点是不能充分有效地利用太阳能, 造成能量损耗, 而纳米流体因其优异的光学特性和热特性改善了这一 点。分析了纳米流体的浓度、颗粒类型、稳定性和基液类型等参数对于光热特性的影响, 并介绍了纳米流体在太阳 能集热器、光伏热、太阳能海水淡化和热能储存等系统的最新应用。最后总结了目前纳米流体应用在太阳能系统的 一些缺点, 为未来纳米流体的改善提供了方向。     

太阳能冷热电联供系统在城市建筑中的适用性分析

以太阳能冷热电联供集成系统为研究对象,设计了光伏组件、太阳能集热器与冷热电联供集成系统。以传统分供系统为参照对象,通过"以电定热"和"以热定电"两种运行方式,提出了一定区域内光伏组件和太阳能集热器的功率公式,并以节能减排率作为该系统的评价指标来评价太阳能在3种典型城市建筑(办公建筑、商业建筑、住宅建筑)中的合理使用方式。结果表明,以热定电模式运行时,太阳能联供系统在办公建筑中存在太阳能的最佳耦合方式;以电定热模式运行时,太阳能联供系统在不同建筑中均以光伏形式耦合。     

蓄能型振荡热管太阳能集热器性能研究

本文设计了一种蓄能型振荡热管太阳能集热器,将其应用在蓄能型振荡热管太阳能热泵系统中,实现太阳能分季节全天候利用,提高能源利用率.使用Gambit软件建立蓄能型振荡热管太阳能集热器的三维模型,并利用Fluent软件对蓄能型振荡热管太阳能集热器中相变材料的蓄热过程进行了模拟研究,得到不同集热器结构参数、集热器内蓄能材料、太阳辐射强度、外界换热条件等对其温度场、液化率等的影响.根据模拟结果,振荡热管间距选17 mm,真空管后增设金属反射板,集热管内采用复合相变材料,夏季利用高温相变材料蓄热直接加热热水,冬季利用低温相变材料给热泵蒸发器供热,从而提高系统整体性能.     

中低温热能发电技术的热力学对比分析

中低温热能的发电利用是太阳能、地热能转换利用及工业余热资源回收的重要方式。首先从热源温度、循环方式及技术特点出发,对典型的几种热功转换循环方式进行了分析,并且基于热源温度和装机容量的划分归纳出了各个循环适用定位,同时指出了对于350℃温度以下中低温热能,适合采用ORC和Kalina循环。最后从热力学分析角度,分析了两种循环下不同压力范围下,膨胀机入口温度与循环热效率之间的关系,得出ORC更适合于工业余热、太阳能等中低温热能的转换利用。     

主动式太阳能供暖系统保证率定量分析

目的研究主动式太阳能供暖系统在南墙布置太阳能集热器时,布置率和蓄热水箱客积对太阳能供暖保证率的影响,从而实现太阳能的有效利用．方法以沈阳地区的某住宅为研究对象,采用DeST—h软件建立一个六层的仿真模型,对建筑全年的供暖能耗进行动态模拟,分别计算不同集热器布置率和蓄热水箱容积下的太阳能利用总量,对计算结果进行分析得到太阳能供暖保证率．结果当集热器的布置率达到80％时,太阳能保证率可达到29．56％;当集热器的布置率为30％时,太阳能保证率可达到11．03％．结论在满足建筑条件限制的情况下尽量增大集热器布置率,在满足蓄热情况下尽量选取小容积蓄热水箱,具体可以根据计算出的适宜的蓄热水箱容积选取．     

Wind-Thermal Environmental Characteristic of Multi-Variable Passive Enhanced Natural Ventilation System for High and Large Space Building

Natural ventilation effects in high and large space buildings of tropical areas greatly affect the air conditioning energy consumption. Aiming at nearly zero energy building design, this paper mainly contributes to provide theoretical basis and reference for thermal comfortable air conditioning system design of high and large space buildings. Taking a theatre in Hainan as study object, a newly composite enhanced natural ventilation system is proposed by integrating the underground tunnel-based earth to air heat exchange system and the solar chimney. Ventilation quantity, air velocity and air temperature field, human vertical temperature gradient difference under 24 simulation working conditions are considered and analyzed by using ANSYS Fluent. For the underground tunnel, results show that Group Two with double underground tunnels and side air supply location shows its advantages in cooling effects and air supply uniformity. Then for the solar chimney, results show that the solar radiation intensity contributes to larger difference in transmission power and leads to different cooling effects. On the whole, the system under working condition No. 7 with 120 m long, side air supply, double underground tunnel and 20 m high, 1 m wide, 0.6° absorber plate angle solar chimney shows its priority in better comprehensive performance.     

不可逆空间太阳能动力Braysson循环的生态学优化

基于生态学优化判据对一种不可逆空间太阳能Braysson循环的性能参数进行优化计算。生态学目标函数定义为火用输出率减去火用损失率,而火用损失率等于环境温度乘以循环熵产率。空间太阳能动力系统由太阳能收集器和不可逆的Braysson循环两部分组成。该Braysson循环与高温热源的换热满足牛顿传热规律,与低温热源的换热则满足热辐射换热规律。推导出包括循环的效率、输出功率、生态学函数等在内的性能参数的具体表达式,进一步在最优生态学函数的条件下,对热机的各种性能参数进行了优化分析,获得了一些有意义的结论。     

圆柱形壳管式相变蓄热单元的释热特性

为了推广太阳能季节相变蓄热热泵供暖系统在寒冷地区的应用,提出了适合该系统的圆柱形壳管式相变材料(Phase Change Material,PCM)贮热单元的结构形式;基于焓法建立了贮热单元的数学模型,并通过数值模拟研究了以CaCl2.6H2O为相变材料的相变蓄热单元的的释热特性及其随换热流体温度和流速的变化规律.研究结果表明:PCM在显热释热阶段温度变化快且释热持续时间短,而在相变潜热释热阶段,PCM温度变化慢且持续时间长;换热流体入口温度越高,释热速度慢且释热量越小.换热流体的流速越大则释热速度越快,流速越小则释热速度越慢.换热流体入口温度与流速是影响圆柱形壳管式相变贮热单元释热特性的重要因素.     

Simulation of embedded heat exchangers of solar aided ground source heat pump system

Aimed at unbalance of soil temperature field of ground source heat pump system, solar aided energy storage system was established. In solar assisted ground-source heat pump (SAGSHP) system with soil storage, solar energy collected in three seasons was stored in the soil by vertical U type soil exchangers. The heat abstracted by the ground-source heat pump and collected by the solar collector was employed to heating. Some of the soil heat exchangers were used to store solar energy in the soil so as to be used in next winter after this heating period; and the others were used to extract cooling energy directly in the soil by circulation pump for air conditioning in summer. After that solar energy began to be stored in the soil and ended before heating period. Three dimensional dynamic numerical simulations were built for soil and soil heat exchanger through finite element method. Simulation was done in different strata month by month. Variation and restoration of soil temperature were studied. Economy and reliability of long term SAGSHP system were revealed. It can be seen that soil temperature is about 3 ℃ higher than the original one after one year’s running. It is beneficial for the system to operate for long period.     

太阳能加热原油系统设计及热力学性能分析

能源短缺和环境污染问题一直是世界所关注的热点。采用油、气、电加热原油,不仅能耗高,而且环境污染严重,太阳能作为一种可持续发展的清洁能源,已成为各国关注的焦点。为此,设计了一套太阳能加热原油系统,选择了安全且易获得的空气作为传热流体。太阳能加热原油系统由太阳能吸热器、蓄热器、原油换热器以及电热炉组成,吸热器接收太阳辐射后温度上升,空气经过吸热器获得高温,高温空气进入换热器中加热原油。建立了用于太阳能加热原油系统热力学性能分析的数学模型,并对模型进行了验证;利用Aspen Plus软件对加热过程进行了热力学分析。结果表明,压缩机和预热器是?损较大的部件,当压缩机的压比达到2.7时,太阳能加热原油系统达到最佳状态;在最佳状态下,太阳能加热原油系统的热效率为72.35%,?效率为73.89%,余热回收效率为72.33%。     

太阳能集热器驱动的吸收式制冷系统性能分析

为了合理利用太阳能,增强制冷系统的季节适应性,提出一种中温太阳能驱动的氨水吸收式制冷系统。以抛物面槽式太阳能集热器(parabolic trough solar collector, PTSC)驱动的氨水单效吸收式制冷系统为对象,根据热力学定律和能量平衡方程,在工程求解器(engineering equation solver, EES)下,分别建立太阳能集热器模型和制冷系统模型,并对系统的关键参数进行计算。从制冷量、精馏热和系统能效比(COP)三方面分析了系统高压、系统低压、蒸发器出口温度和精馏器出口质量分数对系统的影响。结果表明:制冷量随系统低压的升高而降低;精馏热及COP随系统低压的升高而增加;蒸发器的出口温度升高时,制冷量和COP均有增加;当精馏器出口氨的质量分数为0.977~0.999, COP在氨水质量分数为0.992时出现最大值。研究结果为太阳能驱动单级吸收式制冷循环的可行性提供了理论依据。     

太阳能在煤粉锅炉上的应用

通过对煤粉锅炉炉膛内的燃烧、传热过程进行数值计算研究,预测了不同空气温度下炉膛内的温度分布和污染物体积分数分布。结果表明,在达到工业生产要求的炉内温度时,二、三次风使用高温空气,可降低总空气量和煤粉消耗量,同时还可减少污染物的生成量,达到节能减排的目的;随着空气温度的升高,炉膛内同一截面的温度更加趋于均匀,这样水冷壁各管吸热均匀,有利于锅炉水循环的稳定性,有利于煤粉锅炉应用高温低氧燃烧技术。为了实现空气高温,可在锅炉尾部增设太阳能空气加热器,利用太阳能辅助烟气余热将二、三次风加热到873K以上。