平板型太阳能热水器储热水箱蓄热阶段的数值模拟研究

发布时间：2020-12-13 13:28

　　由于太阳辐射的不稳定性以及太阳辐射与用热负荷的不一致性，蓄热装置是太阳能热水系统中的一个必备部件。太阳能热水器在储热阶段下，储热水箱能够储存多少的有用热量是衡量其设计优劣的重要因素。良好的贮热水箱设计既能降低集热器进口温度，提高集热器效率；又能增加可被利用的热水量。为了分析温度分层度这一参数，本文选用了我国南方地区普遍使用的家用太阳能热水系统的几种水箱作为模型，采用试验、数值模拟相结合的方法对储热水箱进行了研究。本文根据实际生活中水箱的种类及结构，研究了太阳能在储热阶段储热水箱内的温度分布及冷热水掺混情况。建立了包括控制方程、边界条件、水的物性参数在内的数学模型，分析了各种流速时储热水箱内的掺混程度及温度分层度，为实际工程应用提供了坚实的理论基础。本文研究内容如下：首先，在相同循环流量下，对不同上循环管高度的储热水箱蓄热阶段进行试验，测得水箱下循环管口出水温度。分析试验结果发现：上循环管高度越高，下循环管出口温度开始升温的时间越晚，且最终出口温度越高。其次，利用数值模拟方法对相同尺寸、相同结构的储热水箱作了对比分析。发现模拟的下循环管出口温度曲线与试验的趋势一致，证明建立的模型可用于此... 

【文章来源】：云南师范大学云南省

【文章页数】：73 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

储热水箱温度分层示意图

循环管由水箱底部插入式 (b) 循环管由水箱侧面插入式图 3.1 两种不同结构储热水箱示意图 CFD 前处理网格生成的软件有 GAMBIT、ICEM-C是计算流体力学应用最为广泛的前处理软件。为适M 提供了丰富的网格形式，四面体网格，六面体网六面体混合网格，O 型网格。相比其他的流场计算软的网格。研究储热水箱内的温度分层情况，故在 ICEM 网厚度。在 ICEM 软件中建立几何模型和划分网格格，生成的非结构化网格如图 3.2 所示。网格划分的算结构，网格精度越高计算结果越精确，但是网格时间越长。综合考虑，本文网格数设定在 30000 至计算需满足网格质量大于 0.2 的要求要求，本文中网

管由水箱底部插入式 (b) 循环管由水箱侧面插入式图 3.1 两种不同结构储热水箱示意图3.2.2 网格划分目前，可用于 CFD 前处理网格生成的软件有 GAMBIT、ICEM-CFD、Gridgen等，其中 ICEM 是计算流体力学应用最为广泛的前处理软件。为适应各种复杂的几何模型，ICEM 提供了丰富的网格形式，四面体网格，六面体网格，三棱柱边界层网格，四/六面体混合网格，O 型网格。相比其他的流场计算软件，ICEM可以生成更高质量的网格。基于本文主要研究储热水箱内的温度分层情况，故在 ICEM 网格划分中不考虑聚氨酯保温层厚度。在 ICEM 软件中建立几何模型和划分网格

【参考文献】：
期刊论文
[1]新型进水口结构对储能水箱释能性能的影响[J]. 李舒宏,李阳,张小松,闻才.  中南大学学报(自然科学版). 2012(10)
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[3]太阳能供热系统储热水箱散热机理分析研究[J]. 张森,程伟良,孙东红,梁晓文.  电网与清洁能源. 2010(01)
[4]太阳能储热水箱保温计算[J]. 周志培,孙保民.  现代电力. 2009(05)

硕士论文
[1]太阳能热水器贮热水箱内混水特性的数值模拟分析[D]. 李琳.云南师范大学 2008



本文编号：2914611