用于直接吸收式太阳能集热器的纳米流体研究进展

不同于传统的平板集热器和真空管集热器,直接吸收式太阳能集热器是一种集热工质直接吸收太阳辐射能量并转化为集热介质内能的新型集热器。从传热学角度,直接吸收式太阳能集热器因为减少了吸热表面到集热工质之间的传热损失而具有更高的集热性能。然而,传统的集热工质(如水、导热油、乙二醇等液体)对太阳光的吸收能力以及光热转换效率极其有限。近年来,纳米流体因其优异的传热性能和光学性能而被视为应用于直接吸收式太阳能集热器集热工质的最佳选择。本文介绍了直接吸收式太阳能集热器的传热模型,列举了用于直接吸收式太阳能集热器的纳米流体的研究进展,归纳总结了各类具有代表性的纳米流体及其光热转换性能的相关研究,最后对纳米流体在直接吸收式太阳能集热器中的应用进行了展望。

基于磁性纳米流体的直接吸收式太阳能集热器的集热性能

采用磁性纳米流体(MNF)作为直接吸收式太阳能集热器(DASC)的工作介质并研究了其集热性能。将通过超声辅助共沉淀法合成的Fe3O4纳米颗粒分散在乙二醇(E-G)中制备MNF。采用该MNF作为DASC的工作介质时,集热器的导热效率比单纯采用E-G作为工作介质时高,并且可在较低体积分数的条件下获得较高的导热效率。在工作介质的入口处添加磁场可以提高其导热效率。磁场和MNF的协同作用有利于提高DASC系统的集热效率。

纳米流体在直接吸收式太阳能高温集热器中的应用研究

对纳米流体应用于直接吸收式太阳能高温集热器领域的研究现状进行了整合。具体阐述了国外研究者在此方面的研究进展。偏重于纳米流体辐射特性的理论研究,通过理论计算,得到太阳能集热器的集热效率并结合一定的实验模型进行验证。并对可以应用于直接吸收式高温太阳能集热器中的几种纳米流体进行了实验对比测量,得到可供参考的结果。

基于相变浆体的直接吸收式太阳能集热器研究

本文提出将相变浆体应用于直接吸收式太阳能集热器以实现更高效的太阳能光热转换,提高太阳能利用率。采用均相模型对基于相变浆体的平板型集热器进行了数值研究,通过Mie散射理论和独立散射理论对相变材料颗粒及相变浆体的光学特性进行了分析,研究了相变材料吸收指数和相变前后光学特性变化对集热器效率的影响,并与不同型式的集热器进行对比。结果表明基于相变浆体的直接吸收式集热器表现出了更高的集热效率。

不同形式太阳能集热器对吸收式制冷系统运行影响分析

太阳能集热器是太阳能热驱动制冷系统中的关键部件,在系统能量转化和储存利用过程中起到决定性作用。采用动态模拟及多变量优化的方法对不同形式太阳能集热器的吸收式制冷系统进行研究。结果表明:在太阳能资源一般的地区,采用真空管式太阳能集热器的单效吸收式制冷系统和槽式太阳能集热器驱动的双效吸收式制冷系统运行平稳且能耗相对较少;基于优化参数,对不同系统的太阳能保证率、系统性能系数进行比较,真空管型太阳能集热器驱动的单效吸收式制冷系统的太阳能保证率最高,达到39.9%。该结论可以为太阳能集热器在热制冷领域中的应用提供指导。

直接吸收式太阳能集热纳米流体光热特性研究

采用两步法配制了Co-H2O纳米流体,针对不同粒径、不同质量分数、不同pH值的纳米流体,与去离子水一起同步测试了其光热转换特性。实验结果表明:纳米流体的温升速率及集热量明显优于去离子水的。纳米流体质量分数有一最佳值,实验中质量分数为0.1%时效果最好,其最高温度要比纯水高出30.3%。30 nm Co-H2O纳米流体的光吸收能力要强于50 nm Co-H2O纳米流体的。pH值对光热特性有较大影响,实验中p H=8效果最佳。Co-H2O纳米流体优异的光吸收性能表明其有望运用在直接吸收式太阳能系统中。

平板型集热器驱动的小型太阳能吸收式制冷系统运行分析与优化研究

文章以平板型集热器作为驱动热源,构建了一套额定制冷功率为17.6 kW的小型太阳能吸收式制冷系统,并基于TRNSYS软件构建了小型太阳能吸收式制冷系统模型,研究了太阳辐射强度、集热器面积和蓄热水箱体积的变化对系统运行性能和制冷功率的影响。模拟结果表明:在系统运行过程中,平板型集热器的工作温度约为90℃,单效吸收式制冷机的驱动温度为72.5~95℃,单效吸收式制冷机的最大制冷效率可以达到0.85,由此可知,当热源温度与驱动温度的匹配度较好时,既能保证单效吸收式制冷机的高效运行,又能减少能源品位的浪费;白天,当小型太阳能吸收式制冷系统运行时,系统的太阳能保证率为57.5%,一次能源节约系数可达到0.25,此时,小型太阳能吸收式制冷系统的制冷性能优于电压缩制冷系统。

太阳能吸收式制冷空调集热器的研究

介绍了用于太阳能吸收式制冷空调的各种集热器,根据它们的应用情况分析了太阳能吸收式制冷空调的发展趋势及对集热器的要求,并提出了CPC热管式真空管集热装置,对其进行了研究和展望。

基于TiN-EG纳米流体的直接吸收式太阳集热系统性能实验研究

采用两步法制备稳定性较好的TiN-EG纳米流体。对该流体进行辐射特性实验研究,测量纳米流体的半球透射率及反射率,计算得出其吸收率参数,并计算纳米流体对太阳辐射的吸收率。进行光学性能分析后,筛选出合适质量分数的纳米流体,通过自搭建的直接吸收式太阳集热系统,分流量对其性能进行验证,加入菲涅耳透镜聚光使流体出口温度达到中温水平。结果表明,太阳辐照度是系统温升直接影响因素,温度变化响应时间短;且太阳辐照度变化不大时,流体出口温升随着流量的降低而大幅攀升。同时系统连续运行5 h无异常,说明系统的稳定性及数据之可靠性。

太阳能吸收式制冷系统及其蓄能技术研究

在分析国内外现有太阳能吸收式制冷系统的基础上,从太阳能集热器、蓄能形式、辅助热源、吸收式冷水机组以及太阳能集热器与吸收式冷水机组的匹配等方面详细阐述太阳能吸收式制冷系统及其蓄能技术的发展现状,并对太阳能制冷空调系统的控制策略、优化分析及理论研究进行总结,最后指出太阳能吸收式制冷系统及其蓄能技术的发展方向。

太阳能1.x级溴化锂吸收式制冷循环性能分析

介绍了一种适合于太阳能和其他低温热源利用的新型1.x级溴化锂吸收式制冷循环.通过编制计算机程序模拟计算表明循环热力系数和面积单耗都随循环中间压力升高而增大,且达到一定数值时循环将不能继续;冷却水先进入冷凝器的串联流程优于并联流程;随着热水或冷媒水温度的降低或冷却水温度的升高,溴冷机循环系统的热力系数、面积单耗等经济性指标都变差,但在现有太阳能集热器能提供的热水温度范围内,1.x级循环的性能指标明显高于两级循环.

DSG槽式太阳能集热器非线性分布参数模型及动态特性

直接蒸汽发电(direct steam generation,DSG)槽式太阳能热发电系统的集热器长度一般很长,且具有明显的分布参数特征。因此,建立DSG槽式太阳能集热器的非线性分布参数模型,以DSG集热器入口工质温度、质量流量和出口压力为边界条件,采用迎风格式的有限差分法对模型进行离散求解。仿真研究了DSG集热器主要参数在太阳辐射强度、给水温度和给水流量变化等扰动工况下的响应特性,结果与文献实验结果基本一致,验证了模型的正确性。结果表明:太阳辐射强度降低时,出口工质温度下降得很快;给水流量或给水温度小幅下降时,出口工质温度和流量都会滞后响应且变化显著;DSG集热器出口工质流量在某些情况下会发生脉动,实际应用中应避免脉动状态的发生或降低其影响。

太阳能吸收式制冷系统在呼和浩特地区应用的研究

采用当地小型太阳辐照气象站的实测数据,对该辐射条件下不同集热器的热性能进行试验对比,且对吸收式制冷系统进行了模拟计算。研究表明,集热器的高性能、当地的太阳能资源和冷却水温条件等是呼和浩特地区应用太阳能吸收制冷的保证。在文章所计算的条件下,系统总效率达0.473。文章的研究结果对呼和浩特地区大规模应用太阳能吸收制冷系统提供了理论依据。

基于MATLAB改进的相变蓄热集热器在太阳能制冷系统中的性能分析

为提高太阳能制冷系统的性能参数,建立了集热蓄热一体化集热器模型,以进行应用计算。基于TRNSYS与MATLAB软件联合模拟运行的无辅助热源的太阳能吸收式制冷系统,分别对采用传统集热器的系统和采用改进后的相变蓄热集热器的系统的各部分参数的变化进行分析,对集热器的效率、系统制冷量和性能系数进行了对比。模拟结果表明,在太阳能吸收式制冷系统中,采用改进后的相变蓄热集热器,与传统的集热器相比,其集热效率提高约7.62%,系统制冷量增加约9.99%,系统的COP增加约23.60%。本模型能较好地应用于太阳能吸收式制冷系统的模拟。

槽式太阳能直接产生蒸汽系统(DSG)集热管传热特性研究

以DSG(direct steam generation)集热器的集热管为研究对象,利用数值模拟研究集热管内工质3种流态下周向温度分布及太阳辐射强度、工质流速、环境风速、环境温度、金属管材质等对金属管周向温度的影响。研究表明:集热金属管材质对周向温度分布影响较大,将铁材改为铜材时,过热蒸汽段最高温度从346.0℃降为338.0℃,最大温差从26℃降至约10℃;太阳辐射强度对壁面温度的影响较大,随着辐射强度的提高,壁温升高;工质流速对金属集热管壁面温度有一定的影响,当流速由0.8 kg/s提高至1.2 kg/s时,金属管周向最大温差由11℃下降至8℃,光斑处的最高壁温由321.5℃下降至318.7℃;环境风速和温度对周向温度分布的影响不大。

基于太阳能热源的溴化锂第二类吸收式热泵的设计与仿真

对以太阳能热源作为驱动热源的溴化锂第二类吸收式热泵系统进行研究。根据热泵系统在运行过程中的能量守恒与质量守恒关系,计算得出了基于太阳能热源的第二类热泵系统的各部件的相应的参数。利用MATLAB软件建立了该系统的数学模型,并且对该模型进行了仿真模拟。然后对仿真数据分析,得出各部件参数变化对系统性能的影响。最终,溴化锂第二类吸收式热泵系统在设计条件下运行得到的系统性能系数(COP)值为0.495左右,这与理论值基本吻合,与相关的实验研究数据也基本吻合。

太阳能热管吸收式空调制冷系统构造及分析

分析了太阳能热管式集热管的工作特性 ,吸收式制冷系统的工作特性 ,设想以热管式真空管为集热管 ,以溴化锂 水为工质对的吸收式制冷装置 ,构成太阳能空调制冷系统 ,并进一步探讨这一系统在工作时的性能和特点 .以节能、安全性为出发点 ,分析了建造太阳能热管吸收式空调制冷系统的可行性和实用性 .

DSG槽式太阳能集热器传热与水动力耦合稳态模型

利用直接蒸汽发电(DSG)集热器传热特性与水动力特性耦合建立了HHC稳态模型,并利用所建模型对DSG集热器的稳态特性进行了仿真分析,得到了在太阳直射辐射强度(DNI)、工质质量流量、入口工质温度和入口工质压力变化时,DSG集热器出口参数的一系列重要变化规律.并与文献的实验数据以及其他文献所建模型计算结果进行了对比.结果表明:为保证DSG集热器正常运行时其出口工质处于干蒸汽区且出口温度在合理范围内,DNI需要大于一定阈值,并留有一定阈度,工质质量流量需设定在一定范围内,且可选范围较小,而入口工质温度、压力在较大范围内都能满足要求;通过实验数据与模型计算结果的对比,验证了所建模型的正确性和精确性.

太阳能集热器和空气源热泵联合供暖的研究现状

太阳能供暖和空气源热泵是两项重要的节能技术,但是由于其自身的缺陷,两者单独应用无法很好的满足供暖需求,因此,两者联合运行是目前的主要研究内容。本文综述了目前国内外在太阳能热泵联合供暖方面的研究成果,主要介绍太阳能热泵系统的一般原理以及直接膨胀式和间接膨胀式两大类太阳能热泵供暖系统的研究情况。在此基础上对联合供暖系统的研究前景进行展望。

小型吸收式太阳能热泵海水淡化系统的设计

为了有效利用太阳能解决船舶产淡水的高能耗问题,本文将通过利用吸收式太阳能热泵系统的优势,结合真空闪蒸的制淡原理,设计了小型船用吸收式太阳能热泵海水淡化装置,以实现低温低能耗制取船用淡水。系统中利用太阳能集热器提供热量作为吸收式制冷机的补偿能,并利用吸收器和冷凝器的放热量及余热回收加热海水,利用制冷蒸发器结合真空泵提供高真空,海水经加热后通过喷嘴喷入真空罐后闪蒸,蒸汽经蒸发器冷凝,从而实现海水制淡。如果在船只靠岸不需要制淡时,装置还可以当真空冷却装置使用或者生活热水器使用,实现功能转换。通过对一定容量的海水淡化系统装置重要设备的匹配计算及设备选型计算,可为同类设备的设计与选型提供参考。