平板集热器冬季高流速运行数值模拟研究

针对平板集热器(FPSC)冬季热水收集温度不足等问题提出高流速运行方案,以期提高系统的集热性能以及全年利用率.通过CFD技术数值模拟FPSC系统在不同流速工况下(0.02~0.15 kg/s)各组件温度的变化情况,计算系统的集热效率,结合温度云图对比高流速运行的优势.结果显示,高流速运行能够减少集热损失,具有更佳的集热性能.

多孔介质辅助平板式太阳能集热器热性能强化的数值仿真研究

多孔介质材料具有良好的传热和蓄热性能。设计了新型多孔介质辅助平板式太阳能集热器的二维数值仿真模型,对其内部热性能进行了数值模拟,研究多孔介质块的形状(矩形、梯形、三角形结构)、布置数量和渗透率(达西数Da=10^(-5)~10^(-2))等因素对平板式太阳能集热器热性能强化的影响;然后考虑到插入多孔介质伴随的压降和摩擦阻力损失,提出了评价集热器传热性能与阻力损失的性能评估标准。研究结果表明:在平板式太阳能集热器换热通道插入4种不同形状的多孔介质块,矩形多孔介质块背部附近区域更易产生涡区,集热器内传热性能最强,但通道内流动阻力系数大,从而导致阻力损失大。当多孔介质区域总长度一定时,随着多孔介质块布置数量的增加,涡区数量相应增加,集热器内传热性能加强,且通道内流动阻力损失呈现先增加后降低的规律。多孔介质块渗透率对集热器传热性能的影响显著,当Da=10^(-2)时,集热器传热性能最强。集热器内多孔介质块布置任意数量、高渗透率(Da=10^(-2))条件下,矩形多孔介质块的性能评估标准最佳;在多孔介质块布置数量(N=6)较多、低渗透率(Da=10^(-5)、Da=10^(-4))条件下,三角形多孔介质块的性能评估标准最佳。

平板式太阳能集热器的技术应用及优化

太阳能集热器结构形式可分为平板式、真空管式、热管真空管式3种。其中平板式太阳能热水器具有承压性能好、最适用于双循环运行系统、最有利于太阳能热水器与建筑一体化的优点,受到广泛关注。近些年,设施园艺在我国得到了大范围的推广和应用,逐渐成为我国农业发展中的一种重要生产模式。在有限资源条件下,设施园艺技术可以实现资源的最大化利用,同时还能避免设施外界极端环境影响和季节限制,设施园艺将温室建筑、环境调控和能源利用等集合在一起,人为创造出良好的条件,进而提供所需要的的温度和湿度,保证其实际需要给予满足。在当前全球能源形势日益严峻的情况下,如何有效地利用常规能源、开发可持续发展的新能源已经引起了世界范围内科学工作者的高度重视。传统化石能源的应用对生态环境造成的危害日益突出,寻找清洁无污染的新能源是国际上的一个重要课题。太阳能的利用主要有采暖和发电两种,并以太阳能发电为主。太阳能发电是应用最广泛的新能源发电方式,而太阳能采暖是世界上重要的能源采集方式之一,各国也在加大开发和应用力度。

平板型太阳能集热器抗风雪负载技术分析

平板型太阳能热水系统在解决生活热水及采暖应用上的独特优势是得到了客户极大的认可及市场普及,至今已经取得了显著的经济及环境效果。产品在实际安装使用过程中能通过外部的支架及其固定扣件能够牢牢的固定住产品,但在沿海、高层建筑等其它出现极端风、雪自然灾害地区会出现由于平板太阳能集热器本身的结构问题出现质量问题。本文主要阐述平板型太阳能集热器的结构特点,着重分析平板太阳能集热器结构设计,包括设计参数的选择、测试验证等相关设计计算。

太阳能平板集热器的设计与性能评价

太阳能平板集热器是一种利用太阳能将光能转化为热能的设备,具有环保、可再生等优势,被广泛应用于热水供应、采暖和工业生产等领域。本论文旨在探讨太阳能平板集热器的设计与性能评价方法,通过对集热器的几何参数设计、流体循环系统设计和辅助装置设计等方面进行研究,提高其能量转换效率和系统稳定性。同时,采用热效率计算、系统可靠性评价、经济性评价和环境影响评价等方法,对太阳能平板集热器的性能进行综合评估。通过实验和仿真研究,验证了设计方法的可行性,并对太阳能平板集热器的改进方向进行了探讨。

一种新型双效太阳能平板集热器的光热性能研究

提出一种新型太阳能平板集热器,可实现加热空气与加热水两种工作模式,并设计了一种新型的"L"型翅片结构将两种功能有效结合。对这种新型集热器的不同工况分别进行了实验测试,得到两种工作状态下的太阳能光热转换效率。实验表明,空气集热日平均光热转换效率可达到40%以上,高于传统的空气集热器;水集热的效率达到49.7%。两种集热功能均能以高效率实现。

太阳能平板集热器件纵横比与板间距优化

为减小平板集热器件边框对吸热板的遮光损失,该文应用几何光学基本原理建立了平板型集热器件平均有效吸热面积系数的数学模型。利用此模型对年均有效面积系数随集热器件纵横比、板间距、倾角、纬度的变化进行了详细分析。结果表明,年均有效面积系数随板间距的增大而减小,纵横比越大越明显;倾角小于15°或大于75°对集热器件平均有效面积系数都是不利的。为便于应用,文中给出了年均有效面积系数不小于0.90的临界板间距。鉴于对流热损失较小的合理板间距为4～6cm,该文拟推荐合理纵横比≤2/1,北纬20°、30°、40°、50°使用的平板集热器件最大板间距分别约为5.8、5.4、4.7、4.2cm,相应年均有效面积系数均大于0.90。在设计平板集热器件时,可参照该文研究结果,尽量达到对流热损失和遮光损失最小化。

平板太阳能集热器热性能数学建模及模拟

以平板太阳能集热器作为研究对象,通过对平板太阳能集热器热性能进行理论推导,引入效率因子,构建更为准确、便捷的平板集热器的数学模型,进行计算机程序模拟。根据模拟数据得出吸热体板芯几何结构、板芯用材对平板太阳能集热器性能的影响。在不降低集热器效率因子的情况下,使翅片的单位面积质量降低45.8%;在材料消耗相同的情况下,集热器效率因子提高了0.03。

吸热板参数对平板太阳集热器热性能的影响

建立单层盖板平板太阳集热器的一维稳态数学模型,用Visual Basic语言编写程序模拟研究吸热板各参数对平板太阳集热器热性能的影响。在综合考虑集热器效率因子与金属消耗量的基础上,设集热器总热损失系数为变量,对铜铝复合平板太阳集热器的吸热板厚度与管间距进行了优化。研究表明,用导热系数大的铜板代替铝板的优势并不明显;吸热板厚度在0.3 mm以上增加时,平板太阳集热器热性能的提升很小;随着管间距的增加,平板太阳集热器性能下降;吸热板涂层的改进对于平板太阳集热器热性能的提高至关重要;排管内/外径、盖板透过率、涂层吸收率分别为0.0108/0.012 m、0.916、0.89时,在全年运行的平均工况下,保证集热器效率因子为0.9,优化得到吸热板厚度、管间距分别为0.25 mm、11 cm时,金属材料消耗量最小,为2.27 kg/m2。

平板太阳集热器热性能模拟分析

为对平板太阳集热器进行热性能分析及优化设计,建立平板太阳集热器的稳态性能数学模型,编制热性能模拟程序,分析环境参数、运行参数及结构参数对集热器瞬时效率的影响特性。模拟结果表明,环境温度升高、工质入口温度降低均可显著提高集热器瞬时效率;降低盖板发射率和吸热板表面发射率有利于提高集热器瞬时效率;减小工质质量流量和增大集热管间距会使集热器瞬时效率减小;环境风速变化对集热器瞬时效率影响较小;夹层间距变化对集热器瞬时效率的影响随工质入口温度的增大而增大;太阳辐射强度对集热器瞬时效率的影响跟集热器与环境间的热交换有关。

一种高效平板太阳能集热器试验研究

性能良好的太阳能集热器是太阳能空调的关键设备之一。广东省江门市太阳能空调系统采用了一种高效的平板集热器 ,其主要技术特征是增加了一块聚碳酸脂 (PC)透明隔热板。本研究通过对比试验 ,确定了一种高效平板太阳能集热器的技术方案 ,并测定了瞬时效率曲线 ,其热损系数仅为 2 90W/ (m2 ·℃ )。

蜂窝平板太阳能集热器研制及闷晒性能实验

研制了一种含有透明绝热结构的太阳能蜂窝平板集热器，从理论上分析了集热器吸热板与蜂窝板间有空气隙的复合蜂窝结构的表面传热损失，并对闷晒实验作了描述和总结．实验发现：蜂窝结构大大提高了集热器吸热板的闷晒平衡温度；理论分析也指出：蜂窝结构显著降低了集热器的表面热损失系数．因此，采用透明绝热蜂窝结构是提高太阳能集热器集热效率的一种有效方法．

基于平板微热管阵列的新型太阳能空气集热器热性能及阻力特性研究

以平板微热管阵列为核心部件设计一种新型的太阳能空气集热器,对其热性能和阻力特性进行详实的实验研究。探讨不同季节对空气集热器集热效率的影响;空气流量对集热效率的影响;空气集热器的流动阻力特性。实验结果表明:夏季稳定运行状态下集热器的集热效率可达73%,流动阻力小于25 Pa。

全流道式平板型太阳能集热器的试验研究与模拟分析

以全流道式平板型太阳能集热器为研究对象,首先进行了集热性能试验测试,在此基础上,利用CFD技术对不同排管管径全流道吸热板内传热介质的流动与传热进行模拟。试验结果表明,全流道集热器集热性能好、保温性能优,最高瞬时集热效率可达86.1%,热损失系数仅为4.179 W/(m^2·℃);与有关国家标准比较,最高瞬时集热效率高14.1%,热损失系数低1.82 W/(m^2·℃)。模拟结果表明:全流道板芯在增大流体传热接触面积的同时产生了横向导流作用,使各排管间流体流量分布更为均衡;全流道板芯热阻小,壁面上热流分布均匀,有效地增大了板芯的对流换热。

平板型太阳集热器表面积尘对其热性能影响的分析

以两组分别处于模拟积尘与清洁状况下的平板型太阳集热器为研究对象,在相同环境条件下,通过对比其瞬时效率及效率曲线研究不同积尘量对其热性能的影响。研究结果表明:积尘不仅会降低集热器的瞬时效率,同时也会降低其所能达到的最高效率和最高温度;效率下降值与积尘量之间成正比Δηd=0.089lnm-0.118;在干旱少雨的地区或季节应注意保持集热器表面的清洁,特别是在积尘初期;要使集热器在实际运行过程中获得较高的热性能,不仅要从本质上提高其自身的性能,其运行维护同样需要引起重视。

平板型太阳集热器瞬时效率曲线的统一性分析

平板太阳能集热器的效率方程和对应的效率曲线是判断集热器热性能的重要依据,前人分别用3个不同方程和3条不同曲线定量地描述了集热器效率。文章阐释了3条曲线的异同点,并提出将3条太阳热水器瞬时效率曲线统一起来的具体解决办法。

相变蓄能抗冻太阳能平板集热器的设计与研究

提出一种具有抗冻功能的相变蓄能太阳能平板集热器。该集热器在吸热板与保温层之间增加了一层相变潜热大、相变温度为277.15~281.15 K的相变蓄能材料。根据该集热器的传热机理,给出计算相变蓄能层设计厚度的公式。采用ANSYS Fluent软件建立该集热器的三维非稳态模型,模拟不同工况下集热器的出口温度及其内部水的最低温度。研究结果表明:在冬季环境温度最低日,相变蓄能抗冻集热器内水的最低温度高于275.15 K,能很好地起到抗冻作用;相变蓄能抗冻集热器与相同结构的普通集热器相比,冬季阴天和晴天代表日的净得热量分别高1.3 MJ/m^2和0.7 MJ/m^2。

真空磁控溅射法沉积平板集热器板芯选择性吸收涂层

主要介绍了采用真空磁控溅射技术在平板集热器板芯上沉积选择性吸收涂层,提高平板集热器的集热效率和使用的耐候性。该工艺可以实现集热板芯清洁环保连续真空镀膜工业化生产,对发展太阳能光热利用技术具有积极的推动作用。

分析太阳能平板集热器吸热板芯传热性能的一种简易方法

该文通过对太阳能平板集热器吸热板芯的传热分析 ,导出了一种能计算集热器吸热板温度场分布的简易方法 ,通过与有限元数值计算方法得出结果的对比 ,表明这种方法是可靠的 ,可以用于分析吸热板结构、气象参数等因素对太阳能集热器传热的影响 ,以利于优化集热器结构。

微热管阵列平板太阳能集热器中空保温层厚度优化

为分析微热管阵列平板太阳能集热器的热性能，该文建立了集热器的CFD模型，对其进行数值模拟，将模拟结果与试验结果进行对比，验证了模型的可靠性。采用该CFD模型对集热器保温层厚度进行优化，结果表明，当实心保温层导热系数分别为0.02、0.03、0.04、0.05 W/（m·K）时，优化的实心保温层厚度分别为4.5、5.0、5.5、5.5 cm。合理设计的中空保温层（空气层与实心保温层相结合的保温层形式）集热器能够达到与实心保温层集热器相当的保温隔热效果，同时可使集热器保温层成本及质量降低25%～50%。最后，该文给出了保温层总厚度分别为4、5、6 cm时的中空保温层厚度优化结果，为该类集热器保温层的设计提供了理论依据。