多孔介质辅助平板式太阳能集热器热性能强化的数值仿真研究 |
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引用本文: | 成祖德,林新伟,夏永放,王海涛,冯军胜.多孔介质辅助平板式太阳能集热器热性能强化的数值仿真研究[J].太阳能,2023(2):40-51. |
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作者姓名: | 成祖德 林新伟 夏永放 王海涛 冯军胜 |
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作者单位: | 安徽建筑大学环境与能源工程学院 |
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基金项目: | 安徽省重点研发计划专项项目(202004a07020049);;国家自然科学基金项目(51406123); |
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摘 要: | 多孔介质材料具有良好的传热和蓄热性能。设计了新型多孔介质辅助平板式太阳能集热器的二维数值仿真模型,对其内部热性能进行了数值模拟,研究多孔介质块的形状(矩形、梯形、三角形结构)、布置数量和渗透率(达西数Da=10-5~10-2)等因素对平板式太阳能集热器热性能强化的影响;然后考虑到插入多孔介质伴随的压降和摩擦阻力损失,提出了评价集热器传热性能与阻力损失的性能评估标准。研究结果表明:在平板式太阳能集热器换热通道插入4种不同形状的多孔介质块,矩形多孔介质块背部附近区域更易产生涡区,集热器内传热性能最强,但通道内流动阻力系数大,从而导致阻力损失大。当多孔介质区域总长度一定时,随着多孔介质块布置数量的增加,涡区数量相应增加,集热器内传热性能加强,且通道内流动阻力损失呈现先增加后降低的规律。多孔介质块渗透率对集热器传热性能的影响显著,当Da=10-2时,集热器传热性能最强。集热器内多孔介质块布置任意数量、高渗透率(Da=10-2)条件下,矩形多孔介质块的性能评估标准最佳;在多孔介质块布置数量(N=6)较多、低渗...
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关 键 词: | 多孔介质 平板式太阳能集热器 热性能 阻力损失 性能评估标准 |
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