太阳能热利用产品热性能测试的若干关键技术研究

发布时间：2020-05-27 05:16

【摘要】：流动式太阳能热利用产品热性能测试系统是一个车载流动式的测试系统，能同时实现对家用太阳热水系统和太阳能集热器的热性能检测。该测试系统涉及诸多关键技术，结合本文所完成的研究工作，本文围绕其中的若干关键技术进行了研究。首先，论述了系统总体结构及技术指标，明确了系统的六大关键技术即闭式管路设计、机械结构设计、太阳跟踪精度控制、系统软件框架搭建、干扰源分析、不确定度分析。其次，针对太阳能集热器热性能测试系统稳态测试时间长的问题，提出了一种半即热式换热器以替代原来的储热式加热水箱。根据试验原理和要求，对半即热式换热器的结构参数进行了计算。利用能量平衡方程建立了集热器热性能测试系统温度控制模型，然后利用simulink进行了仿真。仿真结果表明，改进后系统的温度控制时间比原有系统缩短了60%。第三，对温度采集过程中各种干扰源进行了详细的分析，干扰源主要有电源干扰、地线干扰、辐射干扰和信号传输回路干扰。通过使用电源滤波器、屏蔽盒、信号隔离器等硬件措施和限幅滤波等软件措施，提高了系统的抗干扰能力,确保了温度测量的高精度要求。第四，为了提高程序的可读性，系统采取了Labview的状态机模式进行编程。同时为了方便用户使用，本系统采用主面板和子面板实现试验系统软件集成。系统中报表技术的应用使得用户能方便快捷的生成试验报表。最后，对集热器瞬时效率、家用太阳热水系统日得热量和平均热损因数三个关键指标进行了不确定度分析。分析了不确定度来源，建立了不确定度模型，评定了系统的不确定度。
【图文】：

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图 2.1 流动式太阳能热利用产品热性能测试系统系统处于工作方式时，将双轴太阳自动跟踪系统移出，安装集热器，设置测试参数即可开始试验，系统自动记录和分析数据，自至完成一次测试工作。2.2.1 闭式循环管路系统1、集热器测试系统闭式循环管路温度与流量控制集热器热性能试验管路系统设计采用闭式循环管路系统，见图 2.2。系统主要由一次加热水箱、二次加热水箱、太阳能集热器、冷水机、流量泵、流量变频器、混水泵、膨胀箱以及保温隔热材料等组成。各管道均用保温材料包裹防止外界环境温度对测控系统的影响。（1）温度控制温度测控系统主要由温度传感器、温度变送器、一次加热水箱（250L，6kw）、二次加热水箱（18L，2kw）、可控硅、研华工控机（内部带 PID 模块）组成。温度控制包括两级：初级温度控制采用一、二次加热水箱先进行全功率加热，然后在

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图 2.2 太阳能集热器的闭式循环管路系统原理图度上升至设定温度的±1℃以内。次级温度控制原理框图如图 2.3， Pt100感器输出 100Ω～157.33 的电阻值，经过温度变送器输出 0V～10V 电压测量得到的温度，采用 PID 控制方法，通过 PCI-1710 卡上的 16 位 D/A 转出 0～5V 的信号给可控硅，，可控硅控制二次加热水箱加热，最终使集热器
【学位授予单位】：湖北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TK519;TP274

【参考文献】