针对不同储热材料的脉动热管太阳能集热器性能分析

为弥补太阳能具有间歇性的缺陷,将脉动热管应用到太阳能集热器中,设计了新型蓄热式脉动热管太阳能集热器。实验装置采用全玻璃真空管内放置脉动热管,同时添加储热材料,实现全天候持续提供能量。实验针对不同储热材料以及在有、无光照条件下集热器的传热特性进行对比分析,研究结果表明：储热材料为石蜡时,脉动热管当量导热系数提高了64.9%,热阻相对稳定,集热器最大集热效率为79.4%;储热材料为水时,热阻呈现先增大后减小的趋势,集热器最大集热效率为74.8%,最小热阻降低了24.8%,其最大热阻提高了61.2%。但从整体效果来看,当集热器输出热量达到50 W时,其热量输出稳定,储热材料为石蜡的集热器集热效果明显优于储热材料为水的集热器,且储热材料为石蜡时脉动热管当量导热系数要大于储热材料为水时脉动热管的当量导热系数。     

热管太阳能集热器系统的研究

建筑物大面积集中供热已成为节能降耗的新,也是太阳能热利用发展的趋势。文章介绍了在原有铜铝复合板的基础上,试制的一种结合多层建筑的集中供热热管式太阳能供热系统,克服了原有的平板式和真空管式集热系统易炸管,易冻裂及结垢,单管损坏后整个系统失效等问题。     

配合集热器的盐梯度太阳池热性能实验与分析

构建表面积为1.50 m×1.50 m的小型实验用盐梯度太阳池,并与平板太阳能集热器配合使用,分别对普通太阳池和集热增强型太阳池进行了储热、放热实验。实验研究与理论分析表明:单独盐梯度太阳池的放热量为3.5×103k J,热效率为13.6%;集热增强型太阳池放热量可以达到4.8×103k J,且热效率增至28.1%。另外后者下对流层温度最高可提升10℃以上,从而证明太阳能集热器可以有效提高太阳池热效率,增加下对流层储热量。此外,考虑了放热过程换热器对太阳池下对流层的扰动,对比实验前后的溶液浓度,可以看出实验后太阳池盐度曲线合理,非对流层呈良好梯度分布,太阳池稳定性并未遭到破坏。     

脉动热管水平及小倾角条件下的传热性能

为了研究脉动热管放置方式对其传热性能的影响,以超纯水作为工质,对水平及倾角为30°放置的脉动热管的传热性能进行研究,用壁面温度振荡性能和传热热阻来描述其传热能力。在不同的放置条件下,着重分析不同加热功率和充液率(35%,50%,70%)对其传热性能的影响。研究表明：水平放置时,充液率为35%和50%时脉动热管不能启动,充液率70%时可以启动运行;脉动热管在运行时存在临界热量输入值,倾角为30°时,临界值为60 W,但水平放置条件下临界值为90 W;水平放置下的脉动热管传热热阻在不同加热功率下,显著高于倾角为30°的情况;倾角为30°,充液率为35%时的脉动热管适合在低加热功率范围运行,此时传热热阻要低于充液率为50%的情况,但传热范围很窄,传热极限低;30°倾角时,与充液率35%和50%相比,高充液率70%的脉动热管整体传热性能最优。     

太阳能热风发电系统集热器热物理模型及分析

集热器是太阳能热风发电系统的重要组成部分.文章建立了集热器的热物理模型,分析了集热器各部分的传热过程和集热器效率的计算方法.介绍了集热器热损失的求解方法,即利用热阻法求解和根据经验公式求解.     

一种热管平板太阳能集热装置的性能研究

为解决平板大阳能集热装置在冬季的防冻问题,设计建造了热管平板集热装置,并进行了实验测试.在实验中测量了系统的初末状态水温、流量、环境温度、辐照强度等数据.通过对数据的分析拟合出了系统效率与初始水温、环境温度以及辐照强度之间的经验公式,并且以该经验公式为依据对系统全年12个月典型晴天气象条件下的系统效率进行了模拟.结合实...     

非跟踪低倍聚光热管式真空管集热器的实验研究

太阳能是一种取之不尽用之不竭的清洁能源,但存在分散性强、能量密度低、不稳定等特点,因此为了得到高能量密度和稳定的能量供应,需要解决聚光和储能两大问题。针对这两个问题,本文采用非跟踪低倍聚光的集热器和保温效果良好的储热油箱,提出了一种非跟踪低倍聚光热管式真空管集热器;基于几何光学原理,模拟了热管式真空管和半圆聚光器的不同放置方式和位置的聚光效率,制作了半圆形聚光热管式真空管集热器系统,选择了合适的储热油箱并进行了保温效果的理论计算;最后对该系统进行了集热性能测试实验。实验结果表明,在半圆形聚光器的聚光下,系统的瞬时效率截距为0.66,热损系数为2.53 W/(m2•℃)。该系统完全能够满足人们的日常生活用热的需求,具有良好的应用前景。     

脉动热管应用技术研究进展

脉动热管作为一种高效的被动式传热装置,在制冷、航空航天、余热回收、低品位能源利用等领域具有很大的应用潜力。本文在分析国内外大量研究成果的基础上,总结归纳了脉动热管的工作原理和影响因素,综述了脉动热管技术的应用现状,对脉动热管大规模应用所亟需解决的关键科学技术问题进行了分析。     

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     

主动式太阳房的应用技术

太阳能建筑是当前人居环境科学领域的研究热点之一,文章阐述了太阳能采暖和供家用热水系统的循环原理,给出了系统各部件的理论计算公式,分析了主动式太阳房在我国应用的可能性。     

民用建筑低温太阳能应用技术进展

世界性的能源危机使太阳能的利用显得日益重要和迫切。合理地、最大限度地使用太阳能是今后的发展目标。我国民用建筑中对太阳能的利用主要是对低温太阳能的利用,包括太阳能供热水、供暖、制冷等。本文对低温太阳能的最新应用技术进行了概述,分析了我国大力发展太阳能光热利用的现状和发展前景。     

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。     

蓄热介质对太阳能热风发电集热器性能的影响

分别以沙子、石子以及石子与充水黑色密封管的组合作为蓄热介质,搭建了太阳能集热器试验装置并进行了相应的试验研究,得出了不同蓄热介质的吸放热特性及其对集热器内空气进出口温差、集热器效率的影响规律.结果表明:在相同的平均辐射强度下,石子与充水黑色密封管组合集热器的蓄热性能好,且集热器空气进出口温差及集热器效率最大,为太阳能热风发电系统集热器地面蓄热材料的选用提供了依据.     

倾斜角及充液率对脉动热管运行性能的影响

在内径分别为1 mm和2 mm的细铜管弯曲而成的40弯头脉动热管试验装置上,采用R123、水和酒精为工作介质,研究了倾斜角及充液率对脉动热管传热性能的影响.结果表明:在相同的热负荷下,当倾斜角从+90°逐渐转到0°,最后转到-90°时,平均蒸发温度有不同程度的提高;在较低负荷下,倾斜角对运行性能的影响比较明显;对于多弯头数管状脉动热管,重力作用对其传热性能的影响仍然存在,但影响程度随着热负荷的增加及管内径的减小而减弱;最佳充液率范围与管内径、加热模式、热负荷及工质种类等因素有关,在工程应用中,最佳充液率可近似取管内总体积的55%左右.     

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。     

Modeling and experimental investigation of looped separate heat pipe as waste heat recovery facility

A looped separate heat pipe as waste heat recovery facility for the air-conditioning exhaust system has been developed in this work. A one-dimensional steady-state model is presented for determining the upper and lower operating boundaries of the initial filling ratio of the working fluid, as a function of the separate heat pipe geometry, vapor temperature of working fluid and power throughput, combined with two-phase heat exchange characteristics and distribution of the liquid film velocity along with the liquid film thickness direction. A parametric analysis is performed to investigate the effects of the length of the evaporator, vapor temperature, and power throughput on the critical values of the upper and lower boundaries. Simulation results show that the length of the evaporator makes almost no influence on the upper boundary, but great effect on the lower boundary. An increase of the vapor temperature leads to the easier arriving of the lower boundary. Moreover, operation ranges of the separate heat pipe vary with the working fluids. Water and methanol were used separately. An experiment was implemented to validate the simulated results. The numerical predictions compare favorably with experimental results.