平板太阳能集热器强化传热特性研究

介绍平板太阳能集热器的典型结构、传热特性及数学模型,综述平板太阳能集热器改进透明盖板,设置透明隔热层,改进吸收涂层,优化吸热板、采用纳米流体等强化传热措施及发展趋势。

倾斜翅片平板太阳能集热器试验研究

对倾斜翅片平板太阳能集热器的集热效率及使用该集热器的热水系统得热量进行试验分析,结果表明,与常规平板集热器相比,倾斜翅片平板集热器具有更平缓的集热效率曲线,垂直安装时用于热水系统得热量更高,为建筑立面垂直一体化安装及构件化提供了更多依据。

高效平板太阳能集热器盖板的热工性能实验研究

针对目前平板太阳能集热器高温下集热效率低的缺点,研究通过改善透明盖板性能来提高集热效率的方法。在实验基础上,综合各种因素,通过对比实验方法比较了中空玻璃(DG)、充氩气中空玻璃(ADG)、Low-E中空玻璃(LDG)和Low-E充氩气中空玻璃(LADG)作为盖板对太阳能集热参数和效率的影响,并研究了上述4种盖板对太阳辐射的透射率和保温性能的不同影响。

气凝胶在平板太阳能集热器上的应用

研究了气凝胶对平板集热器热效率的影响,并将其与普通玻璃盖板集热器的效率进行对比,结果表明:气凝胶的应用可以较大程度地提高集热器的效率.

密闭呼吸型平板太阳能集热器的设计

通过分析现有平板集热器腔体结构缺陷,提出密闭呼吸型腔体结构技术理念,给出密闭呼吸型平板太阳能集热器的技术解决方案。对改进后的集热器进行强度试验、正压试验、浸水试验、强射水试验。结果表明,该设计解决了一直困扰国内外同类平板太阳能集热器的水雾、渗水、积尘、返潮、吸热膜退化、管板腐蚀和内外压平衡等难题。

平板太阳能集热器技术发展趋势

本文系统梳理了当前世界各国在平板太阳能集热器领域的技术创新和市场应用现状。给出不同平板集热器适用条件,对比分析国内外平板集热器发展差距。

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/(m^(2)·K),总热损系数的决定性因素为吸热板平均温度和发射率,风速和倾斜角是其重要影响因素,环境温度对总热损系数的影响较小。通过理论计算得出的总热损系数与实验数据拟合得出的系数相对误差不超过4%,说明所给出的不同涂层性能的计算结果具有较好的准确性。通过扫描电镜的观测分析,说明了在抗腐蚀、抗氧化和热稳定性方面,黑铬和阳极氧化涂层优于蓝膜涂层。避免平板太阳能集热器长期高温空晒,降低涂层发射率可有效减小集热器的总热损系数。

ICP-OES研究平板太阳能集热器闷晒水质中的重金属元素

平板太阳能集热器为人们的日常生活提供热水,微量的重金属元素和杂质会随着热水从集热器内部流出,对环境产生潜在影响,同时也威胁人们的身体健康。因此,有必要对平板太阳能集热器闷晒的水质样品进行检测分析。为了提高集热器水质样品检测结果的可信度,集热器在闷晒时所使用的水均为超纯水,且在闷晒前利用超纯水对集热器进行冲洗,以降低管道内的杂质对结果的影响。所测试的平板太阳能集热器的管道材料均为TP 2磷脱氧铜。检测的标准溶液包含As,Ca,Cu,Mg,Ni和Zn等21种重金属元素,浓度梯度分别为0.2,0.4,0.8和1.6 mg·L^-1。以铝基底蓝膜、黑铬和阳极氧化三种涂层的平板太阳能集热器闷晒后的水质样品为研究对象,采用ICP-OES(inductively coupled plasma optical emission spectrometry)法定量分析水质样品中重金属元素的含量,并通过信噪比确定了各重金属元素的最佳分析谱线。标准溶液中部分重金属元素的最佳分析谱线分别为(nm):As(188.979),Ca(317.933),Zn(206.200),V(290.880),Cu(327.393),Ni(231.604),Sb(206.836),Pb(220.353)。结果表明,ICP-OES可以同时准确分析多种重金属元素的含量,水质样品中重金属元素的含量越高,则元素谱线的振幅越大。平板太阳能集热器闷晒的水质样品中不含有Be,Co,Cd,Cr,Fe,Li,Mn,Mo,Se,Sr,Tl和Ti等12种重金属元素,但含有As,Ni,Cu,Ca,Mg,V,Pb,Zn和Sb等9种重金属元素。水质样品中重金属元素含量的变化规律是随着平板太阳能集热器闷晒时间的增加而增大,增大至峰值后又随着集热器闷晒时间的增加而减小,且逐渐减小至较低含量。得出了重金属元素随闷晒时间的变化规律,给出了不同种类重金属元素的超标量和超标的闷晒时间。以城市供水水质标准(CJ/T 206—2005)对相关重金属元素的限值作为参考,水质样品中Cu,Ni,Zn元素的含量均未超过该标准中的限值。但是,平板太阳能集热器水质样品中As,Pb和Sb重金属元素的含量在闷晒了8 d后均出现了不同程度的超标,As,Pb和Sb的最大超标量分别为0.007,0.006和0.004 mg·L^-1。其中,蓝膜集热器水质样品中As元素的超标量最高,黑铬集热器水质样品中Pb的超标量最高,阳极氧化集热器水质样品中As的超标量最高。检测结果对厂家和用户都具有一定的参考意义,说明了集热器管道材料的制备工艺有待进一步提高,以减少重金属元素的析出量。也为后续对平板太阳能集热器的研究和国家标准的制定提供一定的参考。

多叶螺旋线圈强化平板太阳能集热器换热的试验研究

用铜丝制成双叶螺旋线圈和三叶螺旋线圈内插物,置于平板型太阳能集热器的流道内,以强化流道管壁与工作介质之间换热。在定热流条件下,进行了空管、扭带管、双叶螺旋线圈管和三叶螺旋线圈管的换热性能研究;在常温下进行了阻力试验。试验结果表明,双叶螺旋线圈管Nu数增加了68.4%～200.7%,阻力系数增加238.7%～794.6%;三叶螺旋线圈Nu数增加106.1%～272%,阻力系数增加470.8%～906.8%。通过回归分析给出了f和Nu与影响因素计算式。研究表明,双叶螺旋线圈管道和三叶螺旋线圈管道换热均优于空管和扭带管;三叶螺旋线圈管道比双叶螺旋线圈的换热效果更佳。

平板太阳能集热器与建筑物屋顶的一体化结构设计

在建筑设计阶段考虑太阳能集热器与建筑物屋顶的一体化结构设计,可以满足太阳能利用、设施维护、屋顶空间利用和建筑美学等要求。在计算出接收太阳辐射的最佳屋顶坡度的基础上,对双坡对称屋顶、双坡不对称屋顶、单坡屋顶和平屋顶等几种屋顶结构形式进行太阳能集热器安装结构的设计比较,分别分析在不同纬度地区每种屋顶结构在可利用的屋面面积、有效集热器面积和屋顶空间利用等方面的优势和劣势。为了便于太阳能集热器及其水管的安装与维护,提出了一种有维护通道的坡屋顶结构形式。

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度变大时,集热器的集热效率变化趋势是先升后降;当透明盖板透射率、吸热体吸收率和保温材料导热热阻变大时,集热器的集热效率会呈升高趋势。集热效率随V型槽和吸热体宽度的改变并未呈现明显的变化规律。在整个模拟范围内,集热器的集热效率在56.1%~86.4%之间。

平板太阳能集热器数学建模及仿真

太阳能的开发与应用已经成为国内外的研究热点,我国作为太阳能集热器的生产和保有量大国,有必要对太阳能集热器的数学模型、集热过程和效率进行研究。针对平板太阳能集热器易于与建筑相结合的特点,通过系统热平衡过程分析,瞬时效率方程推导,动态分析水温和水流质量流量的改变对集热器瞬时效率的影响,利用Matlab/Simulink构建出了平板太阳能集热器动态仿真平台,在稳态或准稳态的工况下实现了对系统瞬时效率的仿真,并验证了仿真数据的有效性。

我国平板太阳能集热器整板黑铬技术取得实质性突破

日前，本刊记者从广州平板太阳能热水器高峰论坛上获悉，我国平板集热器整板黑铬技术取得实质性突破。目前市场上比较常见的平板太阳能集热器类板芯都是由几块吸热板拼接，拼接处会造成集热面积的损耗。上海一家太阳能公司的技术人员发言称，具有自主知识产权的宽1m的整板黑铬集热器板芯已经研制成功，并正在申请专利。

基于数值模拟的平板太阳能集热器结构优化研究

针对平板太阳能集热器效率低和成本高问题,采用数值模拟技术对集热板厚度、流体通道管间距以及空气夹层厚度等几何结构进行了优化分析。

碳塑平板太阳能集热器性能试验研究

针对传统平板集热器耐腐蚀性差、易结垢和塑料平板集热器效率低的问题,为有效延长集热器的使用寿命,获得良好的传热效果及经济价值,对一种新型碳塑平板太阳能集热器进行室外稳态效率试验,研究其集热性能。结果表明,碳塑平板太阳能集热器具有良好的集热能力,随着流量增大,集热器获得的有用功率增加,瞬时效率提高。将检测结果与公开文献中的传统平板集热器与塑料平板集热器进行比较,结果表明,碳塑平板集热器的最大瞬时效率略低于传统平板集热器,比塑料平板集热器高出13%。该研究为碳塑平板太阳能集热器的应用研究提供了依据和参考。

不同因素对平板太阳能集热器光热性能的影响

平板太阳能集热器是PV/T系统的重要组成单元,集热器性能的好坏影响PV/T系统的综合效率,而其光热性能又受到光照强度,环境温度,工质进口温度和流量以及吸热板的吸收率透过率,热损系数等材料特性的影响,在搭建平板集热器模型的基础上,以太原地区为例(东经112.53,北纬37.87),用MATLAB/simulink仿真软件模拟一天中不同时间的集热器表面接收的太阳光照强度,改变进口水温,进口流量以及材料特性,得到平板集热器的瞬时效率曲线和出口水温变化曲线,对优化PV/T系统的性能提供理论支持。

非金属管式平板太阳能集热器研究

运用平板太阳能集热器热迁移因子F_(R)的表达式,研究集热器管间距W和管外径D_(o)对F_(R)的影响规律。研究发现,随着W的减小,F_(R)逐渐增大,当W趋近于D_(o)时,F_(R)趋近最大,此时集热管导热系数对F_(R)影响甚微,即可采用非金属材料替代金属材料制作集热管;随着D_(o)增大,F_(R)先增加而后逐渐下降。研制了非金属管式平板太阳能集热器,建立了其性能试验测量系统。试验结果表明,当工质流量为0.165 kg/s时,F_(R)为0.738,平均集热效率为54%。运用BP神经网络算法,建立了非金属管式平板太阳能集热器出口热流体温度的预测模型,并将预测结果与试验结果进行了比较。

不同气候条件下平板太阳能集热器动态热性能的解析

利用一种可结合环境气象数据等参数来计算平板太阳能集热器一段时间内集热效率动态分布的数学模型,对比研究了不同气候区典型城市年平均效率及逐月效率分布的差异,分析了入口温度与环境温度温差、太阳辐照度对集热器全年瞬时效率的影响,并将该模型与《太阳能供热采暖工程技术规范》中的集热效率计算方法进行了对比。通过分析说明了在研究太阳能集热器的集热效率时,应结合气象条件和运行参数动态进行研究分析,冬季的瞬时效率并非总是低于夏季。该模型可更精确地模拟实际工程情况来计算集热器平均效率,是一种更加适应不同气候地区的太阳能集热器热性能模型,为工程实例中平板太阳能集热器平均效率的选取提供了参考。

平板太阳能集热器制造工艺及节能环保分析

通过对平板太阳能集热器的板芯制造设计工艺、支管与翅片(条带)的结合方式、腔体的生产工艺和总装工艺进行比选,确定最优的工艺设计流程,并对该平板太阳能集热器在工程应用中的节能环保进行初步分析。

曲面太阳能集热器与平板太阳能集热器的性能对比实验研究

目前传统的平板太阳能集热器存在占地面积大、集热性能差等缺点,在一定程度上制约了其在中国的推广及应用,而新型的曲面太阳能集热器的集热性能有大幅提升。通过实验平台测试了曲面太阳能集热器与平板太阳能集热器在2种安装角度时的集热性能,并分析了这2种太阳能集热器的集热性能差异。结果显示,在相同安装角度时,曲面太阳能集热器的集热效率高于平板太阳能集热器的。