纳米流体太阳集热器的光热性能研究

采用直流碳弧法制备了平均粒径为25nm的碳包铜纳米颗粒,包覆的碳层有效避免了周围环境对铜纳米粒子的影响.采用超声波振荡和添加分散剂的方法,将碳包铜纳米颗粒均匀稳定的分散在体积比为1:1的乙二醇水溶液中,获得了用于直接吸收式太阳集热器的循环工质-碳包铜纳米流体.通过闷晒实验,研究了碳包铜纳米流体的光热转换性能;通过对集热器热效率的测试,研究了碳包铜纳米流体太阳集热器的热性能,结果表明:添加纳米颗粒后,碳包铜纳米流体的光热转换性能明显优于基液和涂有黑漆的铜管表面.直接吸收式的碳包铜纳米流体太阳集热器显著提高了集热器的集热效率,实验中的最高集热效率可达74.688%,比传统平板型集热器的集热效率提高了近10%.     

纳米流体在低倍率聚光中的集热性能分析

太阳能热利用中很重要的一个方面是用于流体吸收辐射热,纳米流体是其中一类。纳米流体是指将金属或者是非金属的纳米级粉体颗粒加入到如水、乙二醇、液压油等介质中去,通过搅拌、超声分散以及加入分散剂等步骤使流体达到均匀分散、稳定悬浮、高导热性等效果。介绍了搭建的低倍率聚光试验台,并将制备后吸收特性较好的氮化钛-乙二醇纳米流体以及氮化钛—去离子水纳米流体作为集热工质进行了试验对比,计算了集热器的集热效率等。     

纳米材料增强石蜡相变乳状液在太阳能中的应用

潜热型石蜡相变乳状液是一种新颖的储传热工质。该研究采用"两步法"制备一种石蜡质量分数为30%,并掺入0.1%Cu纳米粒子的复合相变石蜡乳状液,并将这种复合相变乳状液作为太阳集热器的集热-储热-传热工质。通过与纯Cu纳米流体热工质比较,研究两者的集热-放热规律,分析并计算以复合相变乳状液作为工质的集热器的日平均热效率。结果表明:复合相变乳状液热工质具有优异的热物性,适合用作太阳集热器的热工质,其日平均集热效率可达60%以上。     

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     

Cu-H2O纳米流体平板太阳集热器集热性能研究

采用两步法配制Cu-H2O纳米流体,对不同质量分数、粒径的Cu-H2O纳米流体和水作为平板太阳热水器的集热工质,测试其导热系数,并在相同太阳辐照下进行集热性能实验,研究平板集热器的集热效率、水箱中的水温与得热量。实验结果表明:纳米流体可明显提高水的导热性能。粒径为25 nm,质量分数为0.10%的Cu-H2O纳米流体集热效率比水的提高了23.83%,质量分数为0.20%的Cu-H2O纳米流体的集热效率反而低于0.10%的。粒径为50 nm的Cu-H2O纳米流体集热效率低于粒径为25 nm的。粒径为25 nm、质量分数为0.10%的纳米流体循环系统中最高水温与最高得热量相对于水作为工质分别提高了12.24%和24.52%。     

曲面太阳能集热器与平板太阳能集热器的性能对比实验研究

目前传统的平板太阳能集热器存在占地面积大、集热性能差等缺点,在一定程度上制约了其在中国的推广及应用,而新型的曲面太阳能集热器的集热性能有大幅提升。通过实验平台测试了曲面太阳能集热器与平板太阳能集热器在2种安装角度时的集热性能,并分析了这2种太阳能集热器的集热性能差异。结果显示,在相同安装角度时,曲面太阳能集热器的集热效率高于平板太阳能集热器的。     

不同地区住宅能耗与太阳能吸收式空调系统匹配性分析与模拟研究

为了满足农村住宅清洁用能的需求,多种形式的能源系统逐渐开始应用于广大的农村地区。随着太阳能集热器集热效率的提高,热驱动机组各项性能不断改善,这样有利于太阳能吸收式空调系统在农村地区的应用。为了研究太阳能吸收式空调系统与农村住宅全年能耗的匹配问题,文章首先建立了DeST住宅模型,然后利用TRNSYS软件建立了太阳能吸收式空调系统模型,最后根据模拟结果对国内不同气候区内农村住宅供热季、供冷季的平均热负荷值,以及全年的能耗进行分析。此外,文章还分析了典型日太阳能吸收式空调系统的运行策略与效果。分析结果表明:在无辅助热源的条件下,太阳能集热器的集热温度会大于80℃,满足空调机组的热驱动温度,因此可以作为太阳能吸收式空调系统的的热源;当启动温度为85℃时,空调机组的制冷量可以达到8 kW,性能系数COP为0.733。     

磁纳米流体热管太阳能集热装置换热性能试验

设计了一套换热系统试验台,分别把磁纳米流体和水作为热管的工质,对玻璃真空管内插热管式太阳能集热器进行对比试验,分析两种集热器处于不同倾角、不同天气条件、不同总辐射量下的光热转换瞬时效率及日平均效率。此外,比较了玻璃真空集热器和热管内插式集热器的平均热损失系数。研究表明:内插热管式集热器的平均热损失系数约为全玻璃真空管集热器的2.32%,远小于全玻璃真空集热管,且工质为纳米流体的热管式玻璃真空管太阳能集热器的热损失系数比水工质热管真空集热管更低,其瞬时效率及日平均效率更高,运行更加高效、安全、稳定。     

平板型集热器驱动的小型太阳能吸收式制冷系统运行分析与优化研究

文章以平板型集热器作为驱动热源,构建了一套额定制冷功率为17.6 kW的小型太阳能吸收式制冷系统,并基于TRNSYS软件构建了小型太阳能吸收式制冷系统模型,研究了太阳辐射强度、集热器面积和蓄热水箱体积的变化对系统运行性能和制冷功率的影响。模拟结果表明:在系统运行过程中,平板型集热器的工作温度约为90℃,单效吸收式制冷机的驱动温度为72.5～95℃,单效吸收式制冷机的最大制冷效率可以达到0.85,由此可知,当热源温度与驱动温度的匹配度较好时,既能保证单效吸收式制冷机的高效运行,又能减少能源品位的浪费;白天,当小型太阳能吸收式制冷系统运行时,系统的太阳能保证率为57.5%,一次能源节约系数可达到0.25,此时,小型太阳能吸收式制冷系统的制冷性能优于电压缩制冷系统。     

一种新型太阳能集热器循环工质的制备

采用直流碳弧法制备了平均粒径为25 nm的碳包铜纳米颗粒,该颗粒适合用作直接吸收式太阳能集热器的循环工质——碳包铜纳米流体。通过X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)等分析手段,对所制备的纳米颗粒的成分、形貌等进行了表征。采用球磨分散法对碳包铜纳米颗粒进行了分散,制得了碳包铜纳米流体。通过分光光度法和沉降法研究了分散剂含量、球磨时间以及球磨转速等因素对碳包铜纳米流体分散性能的影响,对其分散机理进行了初步探讨。研究结果表明:当阿拉伯树胶的质量分数为0.1%、球磨时间为2 h、球磨转速为250 r/min时,碳包铜纳米流体的分散效果最佳。     

中高温热管式太阳能吸收式空调系统的设计与研究分析

太阳能空调技术中,太阳能单效溴化锂吸收式制冷空调技术是应用最多的一种,但小型太阳能吸收式空调系统存在不稳定及效率低的问题。本文主要通过对太阳能集热器选项及效率分析,低温驱动太阳能吸收式空调热物理参数分析,并完成实验测试,制冷采暖效果良好。     

空气-水复合平板型太阳能集热器

提出了一种适用于太阳能供热采暖工程的新型太阳能空气-水复合平板集热器。该集热器可以单独使用空气、水或同时以空气和水作为集热工质。测试显示,该集热器空气循环集热效率为55%～65%,水循环集热效率为32%～34%,能够满足太阳能供热采暖工程的要求。该集热器成本不高,适用于在我国北方广大农村地区推广使用。     

专利信息

太阳能热水器副水箱的定位装置;节能型太阳能空气源热泵多功能机;纳米流体太阳能窗式集热器;可翻转太阳能集热器;地源热泵辐射空调及热水装置     

太阳能吸收式制冷机性能分析

在太阳辐射动态变化的情况下,对制冷量为5kW的水冷式太阳能吸收式制冷机的性能进行了模拟,得出了集热器出口水温随时间变化的规律曲线以及在此规律的影响下吸收式制冷机的性能曲线。模拟结果表明水冷式太阳能吸收式制冷机在理论上是切实可行的,但是集热器出口水温度的变化以及冷却水温度对系统性能有较大的影响。冷却水温度越低、系统的性能系数越高。     

采用抛物面槽聚焦集热器的太阳能双效吸收式制冷系统的性能研究

建立了采用抛物面槽聚焦集热器(PTC)的太阳能双效LiBr/H_2O吸收式制冷系统的理论模型,对其性能进行了数值模拟,研究了运行温度对系统总效率的影响,计算结果显示:PTC在高温工作条件下具有非常高的集热效率;运行温度为173.5℃时,系统总效率最高,达到0.8250;与采用复合抛物面聚焦集热器(CPC)和高效真空管集热器(ETC)相比,采用PTC的太阳能双效吸收式制冷系统具有最佳的系统性能;相同条件下,选用PTC时集热面积最小,但由于PTC的价格很高,导致系统成本很高。     

槽式太阳能集热器热性能实验测试

针对天津市槽式太阳能集热系统性能测试平台,对不同太阳辐射强度、入口流体温度以及不同工质流量状况下集热效率和集热管压降变化规律进行实验测试,通过测试数据对槽式太阳能集热器热性能进行分析.试验结果表明:在天津地区槽式太阳能集热器集热效率可以达到66.1％;太阳辐射强度的增强,会提高集热效率,并且集热器进出口的压降会随之降低...     

太阳能集热器性能的模拟

以太阳能直接蒸汽直接发电系统的槽式太阳能集热器为研究对象,在建立其热力学模型的基础上,对集热器的传热与流动性能进行了系统的模拟研究。模拟结果表明:提高工作流体的初始温度,集热器效率反而降低;增加流量可以提高集热器效率;太阳辐射强度越大集热器的效率越大,并且影响较大。     

TiN-导热油纳米流体辐射特性实验研究

通过实验研究了两步法制备的T iN‐导热油纳米流体的辐射特性,测量了纳米流体的导热系数、常规透射率及半球透、反射率,还研究了质量分数以及光程对其透射率、反射率的影响。实验结果表明,质量分数为0．010％的T iN‐导热油纳米流体对辐射能的吸收效果最好,吸收率为97％左右,且其导热系数大于基液的导热系数,可以在一定程度上提升太阳能集热器的集热效率。因此,其在太阳能的高效利用方面具有较好的潜力。     

槽式太阳能新型腔式吸热器模拟和应用研究

对一种槽式太阳能新型腔式吸热器建立一维非稳态传热模型,搭建槽式太阳能集热器热性能实验平台,系统集热效率的模拟值与实验值的最大误差为5.36%,验证一维非稳态传热模型的准确性。根据中国太阳能资源带和建筑热工分区,选取13个典型地区进行全年集热性能分析,结果表明:各地区的年集热效率差异较小,当吸热器入口流体温度为150℃时,集热效率在45%～55%之间,但年集热量差异较大,资源丰富地区年集热量可达到资源缺乏地区的5～6倍。而同一太阳能资源带下,不同建筑热工分区的年集热量差异并不明显。     

太阳能集热系统结构与工质改进研究

对真空管式太阳能集热器的安装结构以及集热器内使用的工质进行改进.通过实验对比验证,改进后的集热系统具有更大的吸收比,新型纳米流体工质具有更高的集热效率.该改进的太阳能集热系统能在家用热水器、工业加热等方面广泛应用.