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     

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。     

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.     

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。     

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。     

蜂窝结构太阳能集热器的性能

一、引言我国的太阳能热利用较为普及的是各种型式的太阳能热水器系统,其中的关键组件是集热器。改善平板太阳能集热器性能的方法之一,是在集热板与透明盖板之间插置一蜂窝结构。这种蜂窝结构能有效地抑制集热板和透明盖板之间的自然对流换热和辐射换热,从而显著减小集热器的热损失,提高热效率。本文论述蜂窝结构平板太阳能集热器的性能分析和实验结果。     

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。     

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...     

多孔体太阳空气集热供暖系统热性能实验研究

设计一种多孔体型太阳空气集热器建筑供暖系统。实验研究不同孔径集热板形式和空气循环流动方式对建筑供暖系统热性能及其室内热环境的影响。实测结果表明,集热器进、出风口空气平均温差达24.0℃以上;强制循环方式下孔径1.6mm、孔间距12mm的集热板较孔径5.0mm、孔间距25mm的集热板中心点和出风口温度高6.0℃和4.7℃,集热效率仅相差0.045～0.060;增大孔径对提高集热效率作用不明显;单台1.85m2集热面积晴好天气可使实验房白天室内温度较对比房高约7.0℃,可满足冬季室内温度要求。     

无盖板渗透型集热器热性能的对比试验

利用太阳能空气加热系统实验台,对黑、深绿和深蓝3种颜色无盖板渗透型集热器的热性能进行了户外瞬态对比试验。试验结果表明:太阳辐射照度和风量是影响系统热性能的重要因素。在高档和低档两种风量下,黑色集热器的瞬时平均热效率分别为76.04%和67.50%,高于普通平板太阳能空气集热器;集热器表面颜色对其热性能有一定影响,在高档和低档两种风量下,深绿色和深蓝色集热器的瞬时平均热效率比黑色集热器低15%～22%,空气温升低3～4℃,但仍然优于普通平板空气集热器。从保持建筑立面美观考虑,无盖板渗透型集热器的集热板可以采用颜色较深的彩色,不会对系统热性能造成较大影响。     

全流道式平板型太阳能集热器的试验研究与模拟分析

以全流道式平板型太阳能集热器为研究对象,首先进行了集热性能试验测试,在此基础上,利用CFD技术对不同排管管径全流道吸热板内传热介质的流动与传热进行模拟。试验结果表明,全流道集热器集热性能好、保温性能优,最高瞬时集热效率可达86.1%,热损失系数仅为4.179 W/(m~2·℃);与有关国家标准比较,最高瞬时集热效率高14.1%,热损失系数低1.82 W/(m~2·℃)。模拟结果表明:全流道板芯在增大流体传热接触面积的同时产生了横向导流作用,使各排管间流体流量分布更为均衡;全流道板芯热阻小,壁面上热流分布均匀,有效地增大了板芯的对流换热。     

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。     

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。     

带反射板的热管真空管集热器试验研究

为研究反射板对太阳能集热器集热能力的影响，以带有12根Φ58 mm×1800 mm热管真空管的集热器为研究对象，在晴天和多云条件下对带波纹型、平面型、波纹平面型反射板和无反射板的集热器集热能力进行试验。结果表明：带波纹型反射板的集热器日集热量在晴天和多云条件下比无反射板时分别提高25.19%和26.50%，相比平面型反射板高1.15%和1.00%，相比波纹平面型反射板高10.32%和9.96%。在一天内，带波纹平面型反射板的集热器小时集热能力最小，带波纹型与平面型反射板的集热器集热能力在不同时刻相对大小存在差异。当集热器对环境无热损时，带波纹型、平面型和波纹平面型反射板的集热器集热效率比无反射板分别提高10.37%、8.94%和4.15%。     

轻质双层纺织基太阳能空气集热器的集热性能试验研究

纺织基太阳能空气集热器作为轻质柔软的太阳能集热器,在中低温集热领域具有潜在的应用前景。文章设计了新型双层纺织基太阳能空气集热器,并进行户外试验,探究单双层结构、间隔丝密度、空气质量流量对集热器性能的影响。研究结果表明:在空气质量流量为0.023 kg/(m²·s)时,双层纺织基太阳能空气集热器热转移因子和总热损系数分别为0.97和5.87 W/(m²·℃),集热性能优于同条件下单层结构集热器;进出口空气温差和集热效率随间隔丝密度的增加而增加;集热效率随空气质量流量的增加而增加,当空气质量流量为0.037 kg/(m²·s)时,间隔丝密度为36根/cm²的集热器集热效率为0.64。     

交叉波形吸热板—波形底板空气集热器的盖板与波形吸热板间换热？…

对交叉波形吸热板－波形底板空气集热器的盖板与波形吸热板间滞止空气层内的自然对流换热建立物理模型，利用数值方法在进行数值模拟，并对计算结果进行分析优化，揭示了平均板温差，波纹板的高度特征比，几何特征比，集热器倾角等参数对换热的影响。     

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     

铝幕墙板太阳能集热器的性能研究

研制了一种铝幕墙板与集热元件一体化的新型太阳能集热器,并通过所搭建的测试平台对其集热性能及隔热特性进行了测试研究。通过实验测试,对该集热器在不同工况下的集热性能、隔热特性及其影响因素进行了系统分析,得出了集热器的累积集热量、集热效率、隔热特性等性能评价参数。测试结果表明,铝幕墙板太阳能集热器的平均集热效率为23%,隔热性能优于普通铝幕墙板。该装置具有太阳能集热及隔热功能,为建筑高效利用太阳能,实现太阳能与建筑一体化提供了一种新的工程应用模式。     

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.     

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。