利用首腔窄化强化折流板型太阳能集热器性能研究

通过数值模拟和实验验证的方法对利用首腔窄化提升折流板型太阳能集热器热性能进行研究。运用数值分析方法分析5种首腔窄化模型的流动换热特性,获得窄化首腔强化集热性能优化的方法。结果表明,首腔宽度对集热器效率有重要影响,而对集热器阻力影响很小,对于特定尺度的折流板型集热器,存在最优窄化宽度。在该文的计算工况范围内,首腔窄化模型相比于折流板均布模型的集热效率增长率最大为16.90%。通过建立1.0∶0.5实验模型对首腔窄化方法的有效性进行验证,实验结果表明首腔窄化方法对于运行工况不敏感,具有较稳定的优化效果,适合向不同应用领域、不同气候地区推广。该文提出的方法为折流板型太阳能空气集热器热性能优化提供了一种新思路。

入口脉动对太阳能空气集热器性能影响研究

提出将脉动流引入平板型太阳能空气集热器,通过增加壁面切应力延缓集热器内部积灰速率,提升其长期工作性能。采用数值模拟手段评估了集热器内部积灰对集热性能的影响,探讨了入口正弦型脉动流脉动参数对集热器流动和传热特性的影响。结果表明:在脉动周期内,集热效率基本不随时间变化,除了在0.5~2 Hz小范围低频脉动工况,集热效率均没有超过稳态流动时的集热效率,并且随着无因次振幅和脉动频率的增大,集热效率呈下降趋势;全压损失只随无因次振幅的增大而增加,当无因次振幅增大到1时,全压损失约增加40%左右;平均壁面切应力随无因次振幅和脉动频率的增大而显著增大,当无因次振幅为1,脉动频率为10 Hz时,平均壁面切应力较稳态时可增大132.4%,这将有利于延缓积灰速率并减小积灰厚度,对集热器长期工作性能提升起到积极作用。