全玻璃真空管型太阳能热水器在嘉兴地区节能量与减排量分析

为评估太阳能热水器对“双碳”战略的贡献,减少对化石燃料的依赖,推动能源结构的优化和转型升级,在嘉兴地区通过对全玻璃真空管型太阳能热水器在实际使用工况下进行热性能测试分析.试验结果表明:在实际使用工况下,环境温度和辐照量是影响太阳能热水器日有用得热量的重要因素;78和75管间距的年节能量分别为451.87 kWh/(m^(2)·a)、467.46 kWh/(m^(2)·a),CO_(2)年减排量分别为338.9 kg/(m^(2)·a)、350.6 kg/(m^(2)·a),经估算2021年太阳能光热利用CO_(2)减排量约占全国碳排放总量的12.6%.

两种全玻璃真空管型太阳集热器集热系统动态特性比较

利用实验研究全玻璃真空管型集热器热模型的结果表明,全玻璃真空管内的容水热容对太阳能热水系统动态特性的影响不容忽略,应在模拟采用的方程中包含热容项。冬季采暖工况下比较全玻璃管及U型管式全玻璃真空管型集热器组成的太阳能热水系统的热性能:集热器的出水温度、水泵的运行、有效集热量等,结果显示,在不考虑热容影响情况下,全玻璃管集热器系统的集热量、热效率稍大于U型管式系统。但考虑实际存在的管内容水热容的影响后,U型管式全玻璃真空管型集热器系统却明显大于全玻璃管真空管型集热器系统。通过不同气候条件下的4个典型地区的模拟结果显示,2种集热器集热系统,U型管式全玻璃真空管型集热系统有相对较高的集热效率。对于容水量差距较大的集热器,完全依靠集热器截距效率、热损失系数难以完全评判太阳能集热系统的有效集热能力。

玻璃真空管内插热管式太阳热水系统热性能研究

对玻璃真空管内插热管式太阳集热系统的结构特点和热性能进行了研究。通过理论分析和热性能实验,对两种热水器的日有用得热量、平均热损因数进行了分析研究,并将实验数据用最小二乘法拟合,得出较为理想的热性能曲线。理论分析与实验结果表明:玻璃真空管内插热管式热水器与全玻璃真空管式热水器相比,日有用得热量高、平均热损因数小、热容小,具有较好的高温效率特性和保温特性,为其在太阳能膜蒸馏系统上的应用研究奠定了基础。

全玻璃真空管太阳能集热器对流换热试验与模拟

以可再生能源总能系统为研究背景,通过搭建太阳能辅助燃料电池试验平台,逐步完成不同涂层材料、内置导流板太阳能集热器自然对流试验研究;在试验验证基础上,分别建立太阳能集热器自然对流和强迫对流三维数学模型,应用场协同和火积理论分析流动和传热数据。自然对流研究表明,吸收率在0.95～1.0、发射率在0.06～0.16时,随吸收率升高,发射率降低,热效率升高1.71%,火积增量逐渐增大;加装导流板后,真空管内部混流消失,底部流动得到强化,实验热效率提高2.17%;确定全玻璃真空管热水器导流板合理板厚为2 mm,合理板长为距离真空管底部60～100 mm,合理位置为中心线以上16～20 mm;强迫对流研究表明,横双排集热器雷诺和努赛尔数、火积增量均高于竖单排集热器,火积耗散低于竖单排集热器。确定太阳能辅助燃料电池集热场在中低温条件下,自然对流采用内置导流板集热器,强迫对流采用横双排集热器。

全玻璃真空管太阳热水器的全生命周期能量环境效益分析

对JB150型全玻璃真空管太阳热水器展开了全生命周期能量环境效益分析,结果表明,该型太阳热水器可在1.1a内收回产品生产能耗,相比于常用的电热水器、燃气热水器和燃煤热水器,全生命周期的总节能量分别为10.5、3.8和5.1t标准煤。与电热水器、燃气热水器和燃煤热水器相比,该型太阳热水器在寿命期内,在SO_2、NO_X、CO_2和粉尘方面都具有相当的减排效益。

全玻璃真空管太阳热水器数值模拟研究

基于FLUENT软件及TECPLOT软件,通过对均匀加热条件下的全玻璃真空管太阳热水器内流场及温度场的数值模拟,研究了热水器的对流换热与传质过程;分析了集热管倾角、真空管双面受热对热水器内流场及温度场的影响和真空管与水箱连接处、垂直等温面上的流体速度、温度分布。结果表明,在真空管与水箱连接处出现随机的涡流和真空管内出现分段的小环流,对传热传质过程不利,特别是对于带反射板的双面受热的集热器,应采取措施确保管内对流换热流动的有序性。建议加装导流板,并初步探讨了导流板的长度,确立了最佳板长模拟结构,为后续的理论研究与试验打下基础。

全玻璃真空管太阳能热水器影响因素的数值模拟研究

利用热能工程专业基础知识和场协同原理,结合计算流体力学配套商业软件,对反光板、倾斜角度、辐照强度、集热管尺寸和水箱大小等因素,影响全玻璃真空管太阳能热水器的传热传质特性进行了数值模拟研究和可视化分析,通过数值模拟研究给出了全玻璃真空管太阳能热水器的的最佳条件。

紧凑式全玻璃真空管热水系统热性能影响因素研究

为了研究多因素对紧凑式全玻璃真空管热水系统热性能的影响,搭建两套参数一致的全玻璃真空管热水系统试验台,在相同的环境条件下同时进行试验,试验结束后利用多元变量回归方程进行对比分析,结果表明:当积尘量和日均集热量均不变时,环境温度每增加1℃,贮热水箱内水所含的相对得热量和单位轮廓采光面积的相对日有用得热量都平均增加0.003;当环境温度和日均集热量均不变时,积尘量每增加1 g,贮热水箱内水所含的相对得热量和单位轮廓采光面积的相对日有用得热量都平均减小0.013;当环境温度和积尘量均不变时,日均集热量每增加1 MJ,贮热水箱内水所含的相对得热量和单位轮廓采光面积的相对日有用得热量都平均增加0.003。

全玻璃真空管型太阳热水器内流场的CFD模拟

全玻璃真空管型太阳热水器是技术相对成熟、应用最广的太阳能利用方式.通过对全玻璃真空管型太阳热水器内流场的计算流体力学模拟,研究了器内的对流换热过程,分析了真空管截面的流体流动速度分布,考察了真空管不同位置处的流体循环速度及箱体内水温对循环速度的影响.结果表明,随着流体温度的升高,器内出现随机的湍动涡流;涡流的存在将造成管内冷热流体的混和,对换热过程不利;在真空管内安置引流挡板将抑制流体的湍动,确保有序的热对流流动,提高对流换热效率.研究结果有助于剖析热水器内对流换热的机理,对技术革新提供参考.

集热方式对全玻璃真空管太阳能热水器性能的影响

为对比分析自然循环竖排管、强制循环竖排管和强制循环横排管3种集热方式对全玻璃真空管太阳热水器有效集热量、平均有效集热效率和瞬时有效集热量等的影响,以3组30支Φ58×1800 mm的全玻璃真空管太阳热水器为研究对象,在兰州地区搭建试验平台,在太阳辐射为19.0~25.7 MJ/m^(2),风速为0.5~1.3 m/s,平均环境温度为8.9~12.0℃的情况下进行连续5 d的试验。试验结果表明:自然循环竖排管热水器有效集热量和平均有效集热效率比强制循环竖排管热水器分别高6.6~8.3 MJ、10.8%~14.8%;强制循环竖排管热水器有效集热量和平均有效集热效率比强制循环横排管热水器分别高0.9~3.4 MJ、1.6%~5.0%。从有效集热面积、真空管内部换热强度、循环管道热损失共3个方面解释不同集热方式产生差异的原因。

全玻璃真空管太阳空气集热器

简要介绍了全玻璃真空管太阳空气集热器结构、工作原理和对其进行测试的结果,在空气流量为60m3/h和90m3/h时,瞬时效率曲线分别为η=0.73-5.54(Tm-Ta)/I和η=0.78-5.45(Tm-Ta)/I。实验结果表明内插管式全玻璃真空管太阳空气集热器具有较好的集热性能。

全玻璃真空管太阳能阵列供暖系统性能试验

为了研究实际工况下全玻璃真空管太阳能集热器系统的动态供暖性能,通过试验研究和理论分析得出了储热水箱总热损系数、太阳能集热器阵列集热效率的回归方程以及系统太阳能利用率的计算公式,结果表明:2015年11月24日至2015年12月5日,储热水箱总热损系数为25.82~31.53 W/℃,全玻璃真空管太阳能集热器阵列的集热效率为38%~72%。以2015年11月30日为例,系统的太阳能利用率为37.1%,太阳能集热器所收集的热量仅有54.6%被利用,系统热损过大。通过对比系统供热量和建筑逐时耗热量发现:在供暖期间,系统所提供的热量远大于该段时间的建筑耗热量,特别是在供暖初期,供热量达到了该时段建筑耗热量的10倍以上,供热量和供暖时间过于集中;针对此问题提出了单户太阳能供暖系统运行策略的改进建议。

全玻璃真空管太阳能热水器实验和模拟研究

以太阳能辅助燃料电池为研究背景,搭建不同管长和管径、不同涂层材料的内置导流板热水器,逐步完成全玻璃真空管太阳能热水器实验和模拟研究.建立太阳能热水器三维数学模型,以场协同和理论为指导,分析热水器强化传热数据.研究结果表明,真空管出口射流区域的场协同性最高,水箱内部存在横向的扰流;真空管内加装导流板后,管内冷热流体混流减弱,强化了真空管底部流动,真空管内耗散最小,水箱内温度梯度减小,场协同度最高.太阳能辅助燃料电池集热场在自然对流条件下,宜采用内置导流板热水器.

全玻璃真空管太阳能空气集热器热性能试验方法研究

全玻璃真空管空气集热器是一种热损较小的太阳能空气加热装置。该文对该类集热器热性能评价方法进行了研究 ,并对集热器的时间常数、热延迟常数、角系数修正因子及瞬时热效率的实验方法进行了初步的实验研究。研究表明 ,用热延迟常数比时间常数能更好地反映真空管集热器的热性能 ,真空管集热器的角系数修正因子在垂直入射时最小。

全玻璃真空管太阳能热水系统实验平台设计

根据实验教学的需要,研制了全玻璃真空管太阳能热水系统综合实验平台。实验平台主要由太阳能集热器、蓄热水箱、冷却水箱、循环水泵、热工检测及控制系统等组成,能够实现系统工况参数的自动检测、监控与存储。通过平台实验,学生可以全面测试系统的各种运行参数,包括温度、流量、太阳辐射强度、功率等,计算日有用得热量、集热效率、供热性能系数等系统评价指标。在此基础上,研究部件和系统的能量转换和热量传递特性,提出提高系统热效率的优化设计和运行控制策略。实践表明,该实验平台操作方便、功能完善、实验过程稳定、实验效果良好,而且平台功能能够进行模块化扩展,可以开出一系列综合性、设计性和研究性实验,对培养学生的研究能力、综合应用能力和创新能力能够起到很好的促进作用。

全玻璃真空管式太阳热水器的热性能

利用对各种型号全玻璃真空管式太阳热水器检测的大量数据 ,对全玻璃真空管式太阳热水器的热性能进行了分析 .结果表明 ,水量配比 (MAR)是影响日平均效率的主要因素 ;

变工况下环境因素对竖排全玻璃真空管集热器储热性能的影响试验研究

全玻璃真空管太阳能集热器在西北地区得到广泛的应用。提高用户有用得热量可以提高全玻璃真空管的集热效率,在集热器稳态运行情况下,用户有用得热量数值上和集热器储热量相等。为探究变工况下竖排全玻璃真空管集热器储热性能的影响,以西北地区农村一单体建筑屋顶上6组全玻璃真空管太阳能集热器为研究对象,实时监测太阳辐照度,风速,环境温度,并对环境温度这一单一因素对集热器储热量的影响进行分析。试验结果表明:当夜间没有太阳辐射或者白天太阳辐射低于600W/m2,其他因素不发生改变时,随着环境温度升高,全玻璃真空管太阳能集热器储热量会随之增大,环境温度每增加1℃,全玻璃真空管储热量将增加2 209J。当太阳辐照量足够大,大于600 W/m2时,储热量不随环境温度变化而变化。

全玻璃真空管式太阳热水器水量配比MAR的优化分析

以全玻璃真空管式太阳热水器为例 ,讨论了水量配比MAR对日平均效率及贮水温度的影响 。

全玻璃真空管式太阳热水器热性能研究(三)——日平均效率的影响因素分析

分析了时令因素 (晴天、时日 )、结构因素 (热水器安装倾角、热损系数、水箱容水量、玻璃透过率、吸收涂层的吸收率 )和运行因素 (初始水温 )对真空管太阳热水器日平均效率的影响 ,为进一步进行真空管式太阳热水器的参数优化奠定了基础 .

全玻璃真空管式太阳热水器热性能研究(一)——计算模型及计算结果

为了系统、全面地分析全玻璃真空管式太阳热水器 (以下简称真空管式太阳热水器 )的热性能 ,提出了包括阳光模型、真空管采集能量模型以及日平均效率、瞬时效率计算模型在内的一个综合的计算模型 。