交叉V型吸热板-底板太阳能空气集热器热性能的数值模拟

应用太阳载荷模型,利用FLUENT软件对九个交叉V型吸热板-底板太阳能空气集热器进行了数值模拟,得到集热器的热效率、出口温度、热损和吸热板温度,并对其进行了对比分析,发现集热器的热效率随着空气流道高度的增大而减小,热损失、吸热板温度和出口温度随着空气流道高度的增大而增大,最大效率为34.60%,最高出口温度为355.13 K.

增设FEP薄膜对圆孔型太阳能空气集热器性能的影响研究

针对太阳能空气集热器热量损耗比较严重、热性能较差的缺点,提出一种在圆孔型太阳能空气集热器玻璃盖板处增设FEP薄膜的方法来减少集热器的热损失。利用Fluent软件建立数学模型,研究了运行参数和物性参数对太阳能空气集热器热性能的影响,并进行了敏感性分析。结果表明:当进口流量低于60 m^(3)/h时,增设FEP薄膜后,集热器对外传热损失减小,出口温度提高。随着室外环境温度和太阳辐照强度增大,增设FEP薄膜后,集热器出口温度越来越高。降低FEP薄膜发射率,对出口温度和集热效率的提高有很大的积极作用,敏感性分析结果表明,膜的发射率对集热效率的影响程度颇大,为进一步改善膜的性能提供了数据支持。

抛物面形凸起结构对太阳能空气集热器传热性能的影响

为改善太阳能空气集热器的综合性能,文章将吸热板表面按照V型方式离散地冲压下凹成抛物面形凸起结构,使用数值分析方法研究了不同雷诺数Re、抛物面形凸起结构的高径比(e/d)、气流攻击角(α)和相对节距(p/e)下,空气通道内的流动与传热特性,在综合传热系数最大时得到了凸起结构的最佳参数组合:e/d=1,α=60°,p/e=16。在所研究的雷诺数范围内,与光滑板结构相比,文章的最优结构将空气的进、出口温差平均提高了5.3℃,集热效率相应也平均提高了15%。采用集热效率和有效效率对此结构集热器性能的评价结果表明:文章所设计的抛物面形凸起结构集热器实现了热能利用效率与流体输运能效的有机统一。

基于Comsol和BBD的折流板太阳能空气集热器结构优化

太阳能空气集热器是太阳能干燥系统的重要部件,集热器结构设计对集热性能具有重要影响。设计一款基础折流板集热器,通过太阳能模拟器测试集热器在一定边界和材料参数条件下的出口温度。基于Solidworks和Comsol构建集热器三维实体模型,采用reliable-k-ε湍流模型数值研究集热器的集热性能。结果表明,出口温度试验值和模拟值相对误差小于0.70%,数值模拟有效,可靠性高。基于BBD(Box-Behnken Design)试验和响应面法,研究折流板不同倾斜角度组合对集热性能的影响,分析试验结果得到最佳参数组合:折流板1倾斜角度为-10°,折流板2倾斜角度为10°,折流板3倾斜角度为-10°,折流板4倾斜角度为10°,并以此优化集热器折流板布置,得到一款倾斜折流板集热器。与基础折流板集热器相比,倾斜折流板集热器出口温度升高1.63 K,集热效率提升4.01%,入口、出口压力损失降低44.80%。基于流体旁通效应,对折流板进行开孔,进一步优化吸热板的积热和流场分布,得到一款开孔型倾斜折流板集热器。与基础折流板集热器相比,开孔型倾斜折流板集热器出口温度升高2.03 K,集热效率提升4.99%,入口、出口压力损失降低43.13%。对开孔型倾斜折流板集热器入口风速条件进行单因素试验,得到较优的入口风速条件,即0.5~1.0 m/s,可以满足农产品太阳能干燥需求。

适用于西藏的太阳能空气集热器的研发

太阳能建筑供暖技术的研发在太阳能资源丰富的西藏自治区(下文简称为“西藏”)等地区具有潜在的实际应用价值。研发设计了一种太阳能空气集热器,并制造了该太阳能空气集热器样机;然后在拉萨市自然太阳光条件下(测试当日的太阳辐照度在161.8~1588.0 W/m2之间,均值为1316.3 W/m2),太阳能空气集热器采用跟踪太阳模式时对其集热性能进行了测试。测试结果表明:该太阳能空气集热器的进风口空气温度(即环境温度)均值为22.45℃,经过太阳能空气集热器被太阳辐射加热后,可产出温度在51~85℃之间、风量为150 m3/h的热空气,出风口空气温度均值达到68℃,最高值接近拉萨市水的沸点(86℃),表明该设备的集热效率高。研发设计的太阳能空气集热器在集热性能上具备实际应用价值。

碳化硅多孔陶瓷太阳能空气集热器的数值模拟

文章提出了一种以碳化硅泡沫陶瓷作为吸热板的双层玻璃盖板太阳能空气集热器,并在直通结构的基础上,设计了一种折流通道结构。建立了集热器的三维物理数学模型,采用有限体积法对模型进行了求解,对太阳辐射强度、介质入口流速与入口温度对性能的影响进行了分析。结果表明,在太阳辐射强度为800 W/m^(2)的条件下,介质入口流速为1~6 m/s,直通式模型和折流式模型的最高集热效率分别为80.12%,78.49%,最高的出口温度分别为312.2,326.87 K。相同条件下,两种集热器的集热效率相比传统的板式集热器提升了20%~30%。研究结果为碳化硅泡沫陶瓷材料提供了一种新的工程应用方向,并为太阳能集热器的优化设计提供了理论基础。

热电自驱式太阳能空气集热器设计及其性能研究

为提高太阳能空气集热器效率和实现自供能运行,提出一种热电自驱式双流道太阳能空气集热器结构,并针对该集热器的传热及热电转化过程进行分析,建立了稳态条件下的数学模型。在验证模型可靠性的基础上,模拟研究了空气质量流量和双流道空气流量分配对集热器发电量、功耗和效率的影响。结果表明:集热器在空气流量0.05 kg·s^(-1)工况下,热效率和热电综合性能效率分别高达90.58%和91.34%;在所研究的工况下,下流道空气流量占总流量的70%以上时,可保证集热器具有较高的热效率及热电综合性能效率。

V形折流板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太阳能利用效率,文章提出一种V形折流板太阳能空气集热器。利用CFD软件建立了3种太阳能空气集热器的数学模型,并对不同送风量下3种太阳能空气集热器内空气的流动与传热特性进行了数值模拟。研究结果表明:由于V形折流板既增加了空气的流动长度又增加了空气与集热板的接触面积,V形折流板能太阳能空气集热器的集热板上的温度分布更加均匀;V形折流板太阳能空气集热器的集热效率与效率均高于蛇形折流板和普通太阳能空气集热器;空气流量为9.0×10-3~4.5×10-2 kg/s的范围内,V形折流板太阳能空气集热器的集热效率比蛇形折流板和普通太阳能空气集热器高6.23%~8.31%与7.88%~22.10%。通过综合分析集热效率,得到了V形折流板太阳能空气集热器的最佳空气流量为0.0225 kg/s。

太阳能空气集热器流道高度优化

利用Fluent软件分析不同流道高度对太阳能空气集热器(SAH)性能的影响。结果显示:空气流量为0.009 0~0.055 6 kg/s时,流道高度从50 mm增加到150 mm,SAH的集热效率降低13.11%~2.98%,热损系数增加0.42%~2.63%,㶲效率降低23.05%~7.51%。研究表明,当SAH流道高度为50 mm时,集热效率与㶲效率最高。

太阳能空气集热器强化传热技术的发展现状

综述了太阳能空气集热器强化传热的研究现状。首先介绍了3种太阳能空气集热器的基本流道结构及其优缺点。之后基于3种基本的流道结构,介绍了4种太阳能空气集热器的主要强化传热类型(折流板型、扰流器型、波纹板型与多孔填充床型),并详细介绍了这4种强化传热类型的发展脉络。最后指出了太阳能空气集热器内强化传热研究的发展趋势。

渗透型太阳能空气集热器集热效率研究

将CFD模拟引入太阳能空气集热器设计研究领域,对渗透型太阳能空气集热器(UTC)的工作特性进行了模拟分析,并与传统空气集热器进行了比较。在数值模拟的基础上,制作了几种实验模型并进行了实验研究,对其送风温度和热效率进行了测试。通过模拟和模型实验,说明了UTC在新风预热领域中无可比拟的优势,显示了CFD工具在空气集热器研究领域中的优势。

平板式太阳能空气集热器流道改进的试验研究和数值模拟

对传统平板式太阳能空气集热器的流道进行了改进,把对角型进出口流道改为多进出口式流道。对改进的集热器的性能进行了试验测试。新的进出口流道消除了吸热板和空气换热不均的现象,出口温度提升明显。在相同条件下,集热器的瞬时效率增加约20%。用CFD方法对集热器内部的流场结构和传热进行的数值模拟对比表明,传统集热器内部存在流动死区,中心截面温度分布不均匀,吸热板上有局部的高温区域,改进后的集热器流场和温度场分布得较均匀。

太阳能空气集热器与相变墙复合采暖系统试验研究

可再生能源的开发与利用已经成为我国建筑节能领域研究的热点问题。通过对寒冷地区房间太阳能热风采暖分析,提出一种新型的太阳能空气集热器,使其与相变储能墙复合采暖,目的是提高太阳能的利用率,节约传统能源。运用差示扫描量热分析仪(DSC)对不同比例的癸酸和月桂酸混合物的相变温度和相变焓值进行测试,选择在室内舒适温度范围内具有高潜热和合适相变温度的混合比例,用于相变蓄热。白天由太阳能空气集热器加热室内空气,热空气通过相变墙后进入室内,相变材料蓄热;夜间相变墙辐射换热加热室内空气,相变材料放热。系统试验结果显示:①太阳能利用率达到30%以上,晴朗的白天,室内温度可达15～16℃(未加入辅助热源),满足采暖的基本要求;②将相变材料布置在内壁可以使室内的温度波动变小,从而得到更好的热舒适性。此采暖系统运行安全可靠,能显著提高室内温度,降低室内温度不均衡度,具有一定的应用前景。

平板型双流道太阳能空气集热器热性能研究

基于已产业化应用的平板型太阳集热器,在长度方向上加工形成空气流道,进出口位置以对角线形式布置,提出一种平板型双流道太阳能空气集热器,搭建空气集热器实验平台,对改型后的集热器进行空气集热实验与分析。研究结果表明:在太阳辐射强度及环境温度平均值分别为535.2 W/m^2和22.2℃、空气质量流量为0.024 kg/s时,基于采光面积的集热效率平均值与最大值分别为51.29%和53.93%,空气最大温升与最大温差分别为60.4℃和40.6℃,热迁移因子为0.55;以对角线形式布置的空气进、出口和空气的双流道式流动,可增加空气流道长度,强化与吸热板的对流换热。这种空气集热器具有改型方便、成本低廉、易于产业化生产等优点,可广泛应用于采暖、干燥、通风等方面。

导流板渗透式太阳能空气集热器热性能研究

设计一种导流板渗透式太阳能空气集热器并对其进行试验研究。结果表明,该带导流板的渗透式太阳能空气集热器的出风口温度和集热效率均明显高于传统的太阳能空气集热器,集热效率在相同条件下提高约20%。利用Fluent软件对集热器内部流场进行数值模拟,结果表明该种集热器内部的温度场和速度场分布较均匀,吸热板和空气能够进行很好的对流换热。

太阳能空气集热器吸热板结构优化及其数值模拟

文章提出了一种新型抛物线型吸热板结构的太阳能空气集热器,建立其数学模型和物理模型,运用ANSYS数值模拟软件,对不同入口流速和倾角下集热器内空气换热特性进行数值模拟。结果表明:随着流速的增加,3种吸热板集热器瞬时效率逐渐增加;随着倾角的增加,集热器瞬时效率先增加后减小,在倾角30°时最大;对比传统平板和三角波纹吸热板结构,抛物线型空气集热器具有较高的瞬时效率和较小的压损。

一种新型渗透式太阳能空气集热器的热性能研究

设计制作了一种新型平板型、渗透式太阳能空气集热器,介绍了该集热器的结构、尺寸及工作原理,并以该集热器为研究对象,建立了数学模型,进行了实验测试.结果表明,在辐射水平较高且稳定、风速较小的测试条件下,该集热器的性能稳定,集热效率和出风温度较高,具有一定的推广与应用潜力;同时,所建数学模型准确可靠,可用来对集热器进行模拟分析.

壁挂式太阳能空气集热器最佳供暖方式研究

以采用太阳能空气集热器的供暖系统为研究对象,实验研究了供暖效果的影响因素和改善策略下的运行效果,为更科学合理地进行太阳能空气集热器与建筑集成设计提供参考。

V型太阳能空气集热器热过程的数值模拟

从太阳能空气集热器传热特征及热平衡分析出发 ,建立了适合于V型、平板型、单流道、双流道、带与不带肋片的空气集热器的通用数学模型 ,并根据工程实际对模型作了合理的简化 .采用有限差分法对微分方程离散化后 。

几种太阳能空气集热器热性能测试与改进实验研究

对几种现有的空气集热器性能进行测试和分析,并在相关测试基础上,对空气流道和配风方法进行改进,进一步强化空气集热器传热特性和气流的均匀性,改进后的平板空气集热器截距效率达到77%,综合热损系数为5.62 W/(m2·K)。