吸热板参数对平板太阳集热器热性能的影响

建立单层盖板平板太阳集热器的一维稳态数学模型,用Visual Basic语言编写程序模拟研究吸热板各参数对平板太阳集热器热性能的影响。在综合考虑集热器效率因子与金属消耗量的基础上,设集热器总热损失系数为变量,对铜铝复合平板太阳集热器的吸热板厚度与管间距进行了优化。研究表明,用导热系数大的铜板代替铝板的优势并不明显;吸热板厚度在0.3 mm以上增加时,平板太阳集热器热性能的提升很小;随着管间距的增加,平板太阳集热器性能下降;吸热板涂层的改进对于平板太阳集热器热性能的提高至关重要;排管内/外径、盖板透过率、涂层吸收率分别为0.0108/0.012 m、0.916、0.89时,在全年运行的平均工况下,保证集热器效率因子为0.9,优化得到吸热板厚度、管间距分别为0.25 mm、11 cm时,金属材料消耗量最小,为2.27 kg/m2。     

扁管式太阳能平板集热器的性能实验

本文对管板式平板集热器集热板最优结构作了传热分析。提出了扁管式平板集热器的设计,进行了性能实验。实验表明,扁管式平板集热器具有高的集热板效率系数,验证了传热分析中得到的结论。实验测定了单层与双层玻璃盖板扁管式平板集热器的热损与热容。依据实验测定的U_L、F′、α、τ计算了集热器的效率。     

开孔折流板型太阳能空气集热器流动传热特性研究

对开孔型折流板太阳能空气集热器内部流动和传热特性进行了数值模拟研究。结果表明:开孔射流与主流的相互作用使折流板背侧分离涡范围变小,同时产生更多小范围涡旋,使得流体掺混更加充分,腔内气流温度分布更为均匀,集热板和玻璃盖板的温度有不同程度降低。对一个含4块折流板,每块折流板开3个孔的集热器,在入口流量为0.013kg/(s·m~2)的条件下,与原型集热器相比,开孔型集热器进出口总压损失下降8.8%,集热板平均辐射散热损失下降12.29%,玻璃盖板总热损失下降9.1%,折算成集热效率提高3.6%。同时,发现折流板开孔对集热器第一腔的流动和换热特性没有显著影响,如要提高进一步集热效率,还应设法改善第一腔室的气流组织。     

新型太阳能空气集热器瞬时效率影响因素分析

选取一种新型抛物线型波纹吸热板太阳能空气集热器作为研究对象,建立其数学模型和物理模型,利用ANSYS(有限元分析)14.0数值模拟软件,模拟空气集热器入口空气温度、吸热板涂层、某天不同时刻、波纹布置方式、空气流动方式以及吸热板波纹幅值对空气集热器换热特性及瞬时效率的影响。结果表明:吸热板入口空气顺流流动的温度越低、横向抛物线型波纹板上使用选择性吸收涂层会使得其吸热板平均温度降低,瞬时效率增大,在入口空气流速2.0 m/s时,使用选择性吸收涂层使得瞬时效率最大达68.5%。另外,空气集热器的瞬时效率随时间的推移先增加后减小,在13时时,效率最大达61.8%;吸热板波纹幅值的增加提高了空气集热器的瞬时效率且增幅逐渐减小,在幅值h=10 mm时,效率最大达75.4%。     

真空沉积双层黑铬选择性涂层

本文介绍了用于全玻璃真空管太阳能集热器的真空沉积双层黑铬选择性涂层的工艺和性能。其α_s为89％—91％,ε_n为5％—7％(80℃)。该涂层经300℃—400℃、1小时的烘烤后,α_s和ε_n基本没有变化。 应用激光干涉法,在λ=6328(?)波长下对每层黑铬涂层的光学常数进行了初步测定,并用测定的数据计算了该波长下双层涂层的反射率,其结果与分光光度计测定的反射率基本相符。结果表明,第二层黑铬具有减反射作用,因而使真空沉积的双层黑铬选择性涂层具有较高的吸收率,并仍保持其低的红外发射率。 还应用了电子显微镜、电子衍射与x光衍射等对黑铬选择性涂层进行了表面形貌观察与物相分析。 对所试制的真空沉积双层黑铬真空集热样管的试验表明,涂双层黑铬的真空集热管的集热性能优于单层黑铬的集热管。     

涂层的光学性能与平板集热器效率的模拟研究

本文通过对平板集热器瞬时热效率的电子计算机模拟实验,进行了涂层的光学性能与平板集热器效率的研究。给出了η—α_s/ε曲线,得到了提高平板集热器效率的合理措施,提出了从η—α_s/ε曲线寻求热效率最佳涂层的方法。并且还根据上述方法,对于平板集热器涂层的研制,指出了努力的方向。     

平板太阳能采暖非采暖季遮阳防过热方式的实验研究

非采暖季太阳能集热器空晒与过热问题是影响太阳能区域供热集热场安全与集热器寿命的重要问题,针对基于聚乙烯塑料遮阳网的被动式遮阳材料耐温性能及其对集热器的空晒板芯温度的影响进行了实验研究,研究表明:聚乙烯塑料遮阳网在100℃条件下具有较好的长期耐温特性,东莞2018年6月份晴朗天气的实验室数据表明,在单层和双层遮阳网覆盖下,无遮阳集热器板芯温度稳定在157.5℃,经单层和双层遮阳网覆盖后,板芯温度分别下降至83.0℃和73.1℃,单层遮阳网即可有效保障低辐照区域平板集热器的空晒安全性保护问题;同时,采用人工光源模拟西藏地区1 200 W/m2以上强辐照条件下的遮阳影响研究,测试结果显示,无遮阳集热器板芯温度稳定在254℃附近,经单层和双层遮阳网覆盖后,板芯温度分别下降至109℃和86℃附近,双层遮阳网可以有效保障高辐照地区的集热器空晒安全性保护,相关研究为低成本被动式平板集热器空晒过热保护方案的奠定了实验研究基础.     

混合盖层效果好

计算表明:在七、八、九三个月中,一层玻璃、一层涤纶薄膜组成的混合盖层的月得热量高于双层玻璃及单层玻璃盖层;从全年得热量来看,这种混合盖层比双层玻璃盖层仅少1.0％,而比单层玻璃盖层多     

平板集热器盖板上的能量损失及在盖板上应用选择性涂层的效果

本文讨论了单层太阳能集热器盖板上的能量损失和计算方法,并列出了一些计算结果。结果表明,盖板应采用吸收系数较低的薄玻璃,并在获得性能更加优异的涂层之前,一般平板集热器的玻璃盖板不应施加选择性透过涂层。     

全玻璃真空管集热器的研制

本文介绍了全玻璃同心圆管真空集热器的研制工作。采用透光率高、耐热急变性好的高硼硅玻璃做圆管。计算了气体热传导系数与真空度的关系,当压强为5×10~(-5)托时,气体的热传导为大气压下的0.1％,基本上消除了气体的对流与传导热损。选用了合理的排气工艺,并在管内使用了吸气剂。集热管内水温保持在95℃,经6000小时后真空套管中压强仍低于5×10~(-5)托,表明本集热管有长的真空寿命。 在玻璃表面上化学沉铜,再电镀双层黑镍选择性涂层,该涂层能耐受排气时的高温,光-热性能良好(α_s=0.89—0.91,ε_n=0.12—0.15)。微观分析表明,涂层由适宜尺寸的球形浮雕构成,它是一种无定形物质。采用这种选择性涂层制成的全玻璃真空集热管,成本较低,利于推广使用。 由20支全玻璃真空集热管经铜接头串联成一个单元集热器,背后为白色漫反射板。接头外有聚氨酯保温套。文中给出了集热器的单元流动阻力、冷冻试验结果、集热器的瞬时热效率方程(η=0.53-1.7(t_1-t_0)/I)、时间常数、入射角修正系数和日效率的测试结果。     

提高平板集热器集热效率的合理措施

从提高技术经济效果出发,本文讨论了中、低温集热器板—罩间热损失的组成。分析表明,首先着眼于采用选择性涂层以减少辐射热损失是合理的;当板的选择吸收比大于一定数值后,应当同时重视减少对流热损失;对于板温小于85℃的集热器,选择吸收比的合理值不大于10。     

集热器内不宜放油毡

有些单位安装热水器时,在管板与保温层之间加了一层油毡,这样不仅无益,反而有害。因为油毡内含有大量的沥青,它的软化点很低(一般只有40—90℃),且有难闻的臭味。集热器温度高于70℃时,油毡中的沥青处于软化状态,一些油份挥发,并在玻璃的内表面凝结成一层棕褐色的膜,这层膜大大降低了玻璃的透过     

U型管式全玻璃真空管集热器热效率及性能研究

在能量平衡分析的基础上，建立了U型管式全玻璃真空管太阳能集热器热效率方程，推导了集热器热损系数、效率因子等性能参数的计算公式，理论计算热效率与实验数据吻合良好。计算分析表明，真空管热损系数与吸热管和环境温差并非线性关系，将其关联式按环境温度分段整理将使计算结果更接近实际；涂层发射比对集热器的热效率影响较大，降低涂层发射比是提高集热器效率的有效途径；采取适当的措施降低吸热管与肋片间的接触热阻后，采用U型管连接方式不会时热利用系统集热器效率造成太大影响。     

复合抛物面太阳能集热器热性能分析

对真空管式复合抛物面太阳能集热器的传热模型进行了分析,在总热损失系数、效率因子、热迁移因子和瞬时效率表达式的基础上,建立了有盖板带翅片的复合抛物面集热器性能预测模型,并对有盖板和无盖板两种类型接收器的集热器进行了瞬时效率的对比计算.结果表明：当集热介质与外界环境间温差较小时,在相同辐射强度的情况下,有盖板带翅片的复合抛物面集热器的集热效率反而比无盖板的复合抛物面集热器的集热效率低;而当集热介质与外界环境温差增加到一定程度时,有盖板带翅片的复合抛物面集热器显示了其集热效率高的优点.     

水在玻璃管真空管太阳集热器热性能计算与分析

在水在玻璃管式全玻璃真空管集热器能量平衡分析的基础上，推导了集热器热损系数、效率因子等性能参数计算公式，理论计算结果与实验数据吻合良好。计算分析表明，真空管热损系数与吸热管温和环境温度之差是非线性关系，将两者的计算关系式按环境温度分段整理将使计算结果更接近实际；随着吸热管内对流换热系数的增大，其对效率因子和效率的影响逐渐减小，这说明对于水在玻璃管连接方式而言，为得到较大的管内对流换热系数而将流速过度提高是没有必要的；涂层发射率对集热器的热损系数和效率影响较大，降低涂层发射率是提高集热器效率的有效途径。     

两种盖板式冲缝型空气集热器的热性能研究

提出一种冲缝型吸热板结构,并对采用该结构的普通玻璃和真空玻璃盖板式冲缝型空气集热器的热性能进行研究。建立两种集热器的数学模型,并在实验的基础上,以空气出口温度和热效率作为评价指标,模拟研究不同参数对集热器热性能的影响。结果表明,在该文参数范围内,两种集热器的空气出口温度和热效率均随冲缝当量直径和室外风速增大而减小,随平均冲缝间距和环境温度增大而增大;空气出口温度随集热器送风量增大而减小,随空气进口温度升高而增大;热效率随集热器送风量增大而增大,随空气进口温度升高而减小;受真空玻璃透射率较低的影响,在室外环境条件良好时,真空玻璃盖板式集热器的热性能低于普通玻璃盖板式集热器。     

玻璃真空管集热器

玻璃真空管集热器是一种新型太阳能集热器。它由真空集热管,漫反射板、连接头及保温套等构成。本文介绍的是清华大学研制成功的一种玻璃真空管集热器。图1和图2是其结构示意图和外貌照片。真空集热管是这种集热器的核心元件(图3)。它的玻璃管采用95号高硅硼玻璃材料制成,长度为1.2米,外径为5.3厘米。在吸收管外表面上化学沉铜并电镀双层黑镍选择性涂层,这种涂层的太阳光谱吸收率高,法向红外发射率低,大大减少了辐射热损失。这种集热管经适宜的排气工艺及使用钡-钛蒸散式消气剂后,外圆管与吸收管夹层的压强P<5×10~(-5)毫米汞柱,而在此压强下气体导热系数仅为大气下的1％,因此通过气体导热、     

平板集热器超薄化分析和设计

为提高平板集热器(FPC)的建筑构件化程度。本文构建了单层盖板平板集热器(FPC)热损失模型,分析了盖板到吸热体的间距L、保温层厚度E等对FPC热损的影响规律。根据顶部热损Ut在L min=10±2 mm时有最小值的结论,并结合保温材料导热系数的测试结果,制作了1#FPC(厚度80 mm,保温材料为50 mm岩棉)和2#FPC(厚度50 mm,保温材料为10 mm真空绝热板(VIP板)两款集热器,通过基于集热器采光面积的瞬时效率η曲线方程,表明两者效率截距η0,和总热损系数a基本一致。证明了超薄FPC(50 mm)设计的合理性,能够满足FPC的实际应用要求。     

V形隔热膜平板集热器性能的研究

本文报道了V形隔热膜平板集热器性能的理论与实验研究结果。在平板集热器的吸热板与盖板之间设置一层透明的V形膜能有效地抑制自然对流换热,提高集热效率。这种集热器性能好,造价低,适于推广应用。     

折形折流板式太阳能空气集热器的数值模拟

为了提高太阳能空气集热器的集热效率,文章提出了折形折流板式集热器,以增大集热面积,增强空气在流道内的扰流和换热效果。通过数值模拟得到,折流板的不同折形角度(60,90,120°)对集热器集热效率的影响,以及当折流板的折形角度为60°时,不同折流板间距、集热器进口风速条件下集热器的集热效率、热损失系数、热迁移因子和压力损失等。研究结果表明:当集热器进口温度为278 K,环境温度为274 K,集热器进口风速为2 m/s时,若折形角度为60°,则集热器的出口温度最大,为350.35 K,集热效率最高,为55.47%;当折流板间距为350 mm时,集热器的集热效率与热迁移因子最大,分别为57.34%,0.595。