太阳能双效集热器光热性能模拟分析及换热结构优化研究

发布时间：2021-04-22 15:06

　　太阳能平板集热器作为经济便捷的换热设备已广泛的应用于日常生活和生产之中,而太阳能平板双效集热器将集热水和集热空气功能相结合,不仅可以提供生活热水,还可以在采暖季提供热空气进行采暖,能够显著提高太阳能集热器的利用效率。本文采用数值模拟的方法对集热空气模式、集热水模式以及双效模式下的平板式集热器的集热性能进行分析,研究关键参数在三种工作模式下对平板式集热器集热性能的影响,并对平板式集热器进行结构优化,在吸热板上增设L型平行翅片以及在翅片上加设挡板,加强吸热板对空气的换热,对其换热特性进行数值模拟,研究优化后集热空气效率和集热水效率的变化情况,根据模拟结果,综合比较各模型的集热性能。最后为优化空气在流道内的流动曲线,改变模型的进出口方式,对比分析改变前后集热性能的变化情况。研究结果表明:集热空气模式下平板式双效集热器的吸热板温度最高,热损失最大;在集热水模式下,吸热板的高温区域分布呈V字形,吸热板温度和玻璃盖板的热损失较集热空气模式明显降低;双效模式下,吸热板的平均温度均低于集热空气模式以及集热水模式,集热器的总集热效率最高,热损失最小,空气的瞬时集热效率为6.58%,水的瞬时集热效率为68... 

【文章来源】：安徽建筑大学安徽省

【文章页数】：81 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 太阳能利用现状
    1.3 国内外研究现状
        1.3.1 国内研究现状
        1.3.2 国外研究现状
    1.4 研究内容
第二章 太阳能平板集热器性能分析与模拟方法
    2.1 太阳能平板集热器性能分析
        2.1.1 集热器瞬时效率
        2.1.2 集热器热损系数
    2.2 模拟方法
        2.2.1 计算流体动力学基本理论
        2.2.2 ANSYS Meshing的特点
        2.2.3 Fluent软件介绍
    2.3 本章小结
第三章 太阳能平板双效集热器数值模拟研究
    3.1 物理模型
    3.2 网格划分与无关性检验
    3.3 数值求解
        3.3.1 控制方程
        3.3.2 计算模型
        3.3.3 边界条件及物性参数
        3.3.4 求解方法
        3.3.5 模拟结果验证
    3.4 模拟结果分析
        3.4.1 集热空气模式模拟分析
        3.4.2 集热水模式模拟分析
        3.4.3 双效模式模拟分析
    3.5 本章小结
第四章 关键参数对双效平板型太阳能集热器的影响
    4.1 进口质量流量对太阳能集热器的影响
        4.1.1 空气质量流量对太阳能集热器的影响
        4.1.2 水质量流量对太阳能集热器的影响
    4.2 进口温度对太阳能集热器的影响
        4.2.1 空气进口温度对太阳能集热器的影响
        4.2.2 水进口温度对太阳能集热器的影响
    4.3 玻璃盖板的透光率对太阳能集热器的影响
        4.3.1 集热空气模式
        4.3.2 集热水模式
        4.3.3 双效模式
    4.4 空气层的厚度对太阳能集热器的影响
        4.4.1 集热空气模式
        4.4.2 集热水模式
        4.4.3 双效模式
    4.5 本章小结
第五章 双效平板型太阳能集热器的结构优化
    5.1 L型平行翅片式双效集热器
        5.1.1 集热空气模式
        5.1.2 集热水模式
        5.1.3 双效模式
        5.1.4 L型翅片高度对集热效率的影响
    5.2 平行翅片带挡板式双效集热器
        5.2.1 集热空气模式
        5.2.2 集热水模式
        5.2.3 双效模式
    5.3 空气流动方式对太阳能双效集热器的影响
        5.3.1 平板式双效集热器
        5.3.2 L型平行翅片式双效集热器
        5.3.3 平行翅片带挡板式双效集热器
    5.4 本章小结
结论
参考文献
后记或致谢
作者简介及读研期间主要科研成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]双风道回风式太阳能空气集热器的数值模拟[J]. 王亮,满意.  煤气与热力. 2019(02)
[2]新型折流板式双风道空气集热器数值模拟[J]. 王亮,满意.  山东建筑大学学报. 2018(04)
[3]蛇形流道太阳能平板集热器的数值分析[J]. 曹丽华,张来,姜铁熘.  东北电力大学学报. 2018(01)
[4]平板型太阳能空气集热器内部能量损耗研究[J]. 钱珊珠,赵宇航,杨哲.  太阳能学报. 2018(01)
[5]开孔折流板型太阳能空气集热器流动传热特性研究[J]. 胡建军,马龙,刘凯彤,孙喜山.  热能动力工程. 2017(10)
[6]平板型双流道太阳能空气集热器热性能研究[J]. 王林军,高章维,张东,刘伟.  太阳能学报. 2016(10)
[7]开孔型折流板太阳能空气集热器参数优化[J]. 胡建军,马龙,刘凯彤,孙喜山.  农业工程学报. 2016(14)
[8]太阳能空气集热器吸热板结构优化及其数值模拟[J]. 程友良,杨国宁,王月坤.  可再生能源. 2016(07)
[9]多种太阳能技术与建筑一体化的应用研究[J]. 季杰,于志,孙炜,陈海飞,蔡靖雍.  太阳能学报. 2016(02)
[10]太阳能平板空气集热器性能研究[J]. 何志兵,贾文惠,尤占平,郝长生.  制冷与空调(四川). 2015(02)

博士论文
[1]太阳能空气集热及双效集热模块的实验和理论研究[D]. 马进伟.中国科学技术大学 2013



本文编号：3153987