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。     

不同吸热涂层平板集热器的热性能衰减研究

为分析不同吸热涂层平板集热器的热性能衰减,以蓝膜、阳极氧化和黑铬集热器为研究对象,基于太阳集热器热性能测试平台,对集热器热性能及空晒老化性能进行测试。分别测试吸热涂层样品的吸收比和发射比,分析空晒前后平板集热器吸收比、发射比和瞬时效率的变化情况及影响因素。研究结果表明:在温度约为18℃的工况下,蓝膜集热器热性能为75.5%,黑铬为73.4%,阳极氧化为69.3%,吸热涂层的光学性能是影响平板集热器热性能的主要因素。平板集热器瞬时效率、吸收比和发射比变化情况的依存关系为Δη≈9.553Δα-1.213Δερ,该式可衡量平板集热器的热性能衰减度。通过空晒老化性能实验可知,提高平板集热器吸热涂层的抗腐蚀、抗氧化能力,可延长集热器的使用寿命。     

二氧化锡选择性透过涂层对平板集热器效率的影响

本文报道了水解法制备的选择性透过氧化锡涂层的特性(太阳透过率τ=0.69—0.71,红外发射率ε=0.24—0.31),研究了涂层厚度和导电性对涂层光学性能的影响。有涂层与无涂层单层玻璃盖板平板集热器相比,效率无明显提高。第二层内表面有涂层的双层玻璃盖板集热器与普通双层玻璃盖板集热器相比,效率有一定的提高,并且集热温度较高。     

管板式PV/T组件结构参数优化

以无玻璃盖板管板式PV/T组件为研究对象,采用Trnsys软件仿真与实验测试相结合的方法,从发电角度确定吸热板厚度、换热管数量及换热管管径;从成本角度提出适用于不同效率组件、不同光资源区域工况下的最佳设计参数。结果表明：换热管管间距、吸热板厚度和换热管内径对管板式PV/T组件发电性能的影响程度依次减小;以实现PV/T发电性能不低于传统PV组件为目标,换热器结构参数建议为吸热板厚度0.4 mm、换热管管径6 mm及换热管管间距不大于99.2 mm;以全生命周期内总投入最低为目标,Ⅱ类光资源地区最佳管间距为70.86 mm,Ⅲ类和Ⅳ类光资源地区的最佳管间距为82.67 mm;优化后PV/T组件的太阳能利用率达到42.75%～48.69%,发电效率比传统PV高1.17%～2.08%。     

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。     

双面受热太阳能平板接收器热性能模拟研究

为提高太阳能光热转换效率,建立同轴非完整型平移抛物面聚光系统。分析双面受热平板接收器的能量传递及转换过程,采用热阻网络图的分析方法建立平板接收器的理论计算模型。利用MATLAB 7.0软件编制程序实现了平板接收器的热性能计算。在结构参数、环境参数和进口参数确定的情况下,当吸热板导热系数、厚度和吸热板表面发射率变化时,分析温度、能量及热性能的变化趋势。研究表明：导热系数和吸热板厚度达到一定数值,继续增加对于提高接收器的热性能基本没有太大意义;吸热板表面发射率对热性能影响显著,采用发射率为0.1的选择性涂层可实现能量最大转化;环境温度在0～30 ℃变化时,双面受热比单面受热的热效率提高了8.18%～37.01%。     

平板太阳能集热器热损系数及稳定性研究

为分析空晒对平板太阳能集热器热损的影响,通过准稳态的测试方法,得出3种涂层(蓝膜、黑铬、阳极氧化)集热器的热性能.此外,也分析了总热损系数随吸热板的平均温度、环温和风速等因素的变化趋势.分析结果表明,经过长期的空晒老化,蓝膜、黑铬和阳极氧化太阳能集热器的总热损系数分别为5.072、5.246和5.996 W/(m2·K...     

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。     

太阳热水器技术讲座(五)太阳热水器的生产

1平板太阳集热器的生产平板太阳集热器是平板太阳热水器的关键部件,它的产品质量直接影响热水器的性能,其生产成本约占热水器总成本的1/2。根据吸热板的断面结构形状来看,平板集热器有管板式、翼管式、扁盒式、扁方式、塑料圆管式、铜铝复合式等(图1),还有蛇形管式和热管式。集热器吸热板的长宽尺寸应按照国家标准GB/T6424—1997的规定加以选择。吸热板的进水口和出水口的设置基本可分为4出口(外循环)和3出口(内循环)2类,如图2所示。(1)吸热板的生产吸热板的生产要根据吸热板的材料及其工质通道与板的结合方式确定加工工艺。例如:不锈钢扁…     

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%。     

双层中空玻璃盖板太阳能平板集热器集热性能实验测试研究

文章提出了一种采用双层中空玻璃盖板且吸热板表面镀有蓝钛膜的太阳能平板集热器,并在不同的工质流量和进口温度条件下对该集热器的集热性能进行实验测试,得到该集热器的瞬时集热效率曲线。研究结果表明,该集热器的集热效率曲线截距为0.83,热损系数为3.1 W/(m~2·K),该集热器的集热性能明显优于其他结构的平板集热器。此外,文章建立了该集热器的数学模型,得到该集热器的总热损系数和热迁移因子的数学表达式。     

平板型太阳能集热器的热损失分析

对平板型太阳能集热器的热损失进行理论分析,建立热损失的数学模型,由于平板型集热器的热损主要是顶部热损,所以本文对顶部热损进行详细的理论推导。通过迭代法对平板集热器顶部热损进行估算,并和Klein提出的热损系数经验公式进行验证,两种方法估算顶部热损的结果和变化规律一致,通过对比验证分析,得到了影响集热器效率的众多因素中的两因素——盖板层数和吸热板的热辐射性质对集热器顶部热损失的影响。     

一种新型的平板太阳能集热器

平板太阳能集热器就是让太阳光通过透明盖板,照在吸热板上,使光能变为热能,通过与吸热板紧密接触的管道,把热量传给水. 平板太阳能集热器的主要缺点是自然对流热损和辐射热损失大,理想的平板太阳能集热器就是要抵制自然对流热损失,同时降低辐射热损失.     

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。     

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.     

非均匀热流密度下槽式集热器吸热管热应力分析

为了分析槽式集热器吸热管的热力性能及其对集热系统安全运行的影响,以LS-2型集热器为研究对象,通过有限元数值模拟方法对槽式集热器吸热管进行热-结构耦合分析。结果表明:吸热管管壁最大温度位于出口处下端(抛物面反射镜反射光线照射区域),吸热管管壁最小温度位于入口处上端(太阳辐照直射区域);太阳直射辐照强度(400～900 W/m~2)越大,工质入口温度(50～300℃)越低,入口流速(1.0～3.5 m/s)越慢,对吸热管的热变形量和热应力影响越大。在集热器实际运行中,当太阳直射辐照强度较高时,工质入口温度和入口流速不能选取太低,否则会造成吸热管热应力增加,影响集热器的使用寿命。     

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。     

储热式真空管集热器管中心距与能量收益关系的研究

在实验测定吸热板表面相对太阳辐照度和涂层太阳吸收比的基础上，分析了研究了具有圆柱形吸热体的真空管集热器。在不同管中心距下的能量收益因子随光线入射角的变化规律。依据晴天辐射模型，对北半球不同纬度和倾角，朝南放置的该集热器的管中心距与能量收益关系进行分析，给出不同管中心距的集热器在各纬度和倾角下日能量收益及其年变化规律。     

浅谈太阳集热器吸热涂层

浅谈太阳集热器吸热涂层木子太阳集热板芯是组成平板式太阳热水器的核心部件，附着在集热板芯上的太阳吸热涂层的优劣又直接影响着太阳热水器的性能。太阳吸热涂层总体上可分为非选择性涂层与选择性涂层两大类。区分它们吸热性能的重要指标是其吸收比α与发射比ε的比值α...     

储热式真空管集热器入射角修正系数的研究

在实验测定吸热板表面相对太阳辐射度和涂层太阳吸收比的基础上,分析研究了圆柱形吸热体具有圆形和半圆形吸收涂层的真空管集热器,在不同管中心距下的入射角修正系数随光线入射角变化的规律。指出对于真空管集热器而言,其入射角修正系数同时取决于入射角度和入射方位角,并给出入射角修正系数的解析式,为进一步研究全日入射角修正系数提供依据。