太阳能集热器动态测试方法研究
发布时间：2020-10-13 21:21
【摘要】： 本文以全玻璃U型真空管太阳能集热器和平板型太阳能集热器作为研究对象,从各自的结构特点上分析了其传热机理和一些重要热性能指标。在此基础上,充分考虑了太阳散射辐射和时间常数对集热器热性能的影响,根据能量平衡理论对全玻璃U型真空管太阳能集热器建立了描述其动态热性能的数学模型。该模型将太阳能集热器视为一个独立的系统,此系统的输入变量分别为集热器的进口温度,集热器周围的环境温度,落在集热器采光面上的太阳直射辐照度和太阳散射辐照度;系统的输出变量为集热器的出口温度。通过大量的集热器热性能实验数据,由实际测量值来确定系统的输入与输出的关系,即求解集热器热性能动态模型中的参数。再由这些参数来预测系统的输出——集热器的出口温度。虽然本文的动态模型基于分析全玻璃U型真空管集热器的得热和热损而提出,但实验结果表明该模型同样适用于平板型集热器热性能的测试。 采用本文的方法在对集热器进行热性能测试时,除要求集热器工质的质量流量(?)仍需保持稳定外,测试过程对其输入变量(太阳辐照度、环境温度、集热器的进口温度)的值及其波动范围不做限制。该测试过程中,由于对落在集热器采光面上的总太阳辐照度分为直射太阳辐照度和散射太阳辐照度分别加以考虑,这对实际天气条件下的太阳辐射要求降低,使得一年中可用于测试的天数大为增加。与ISO9806-1的集热器稳态测试方法相比,由于对测试条件的要求降低,使得减少了因限定输入变量波动而投入的控制设备,测试的成本也随之降低。 本文的动态测试模型经过数学推导,从理论上证明了其与目前已被广泛认可的基本稳态模型具有一致性。通过与稳态模型和另一种动态模型进行对比,本模型预测的结果和实测输出的接近程度,要优于已有标准和另一种动态模型,尤其表现于集热器工作在系统的输入变量不稳定的情况,如太阳辐照度强烈变化或散射辐照度占很大比例和集热器入口温度变化明显的工况。因此理论推导的结果和实验的测量值均证明了本文动态测试方法的有效性和可靠性。
【学位授予单位】：东北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TK515
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
目录
第一章 绪论
1.1 研究意义
1.2 太阳能集热器
1.2.1 平板型太阳能集热器
1.2.2 真空管太阳能集热器
1.2.2.1 普通型全玻璃真空管太阳能集热器
1.2.2.2 全玻璃 U型真空管太阳能集热器
1.2.2.3 热管式真空管太阳能集热器
1.3 太阳能集热器热性能的测试方法及研究现状
1.3.1 太阳能集热器热性能稳态测试方法
1.3.1.1 太阳能集热器稳态测试模型
1.3.1.2 现行的太阳能集热器稳态测试标准
1.3.2 太阳能集热器热性能动态测试方法
1.4 本文主要研究内容及研究方法
第二章 太阳能集热器热性能分析
2.1 真空管太阳能集热器热工作原理
2.2 真空管太阳能集热器吸收的太阳辐射能量
2.3 太阳能集热器热损失分析
2.4 太阳能集热器有效热容及时间常数
2.5 太阳能集热器热性能指标
第三章 太阳能集热器热性能实验研究
3.1 太阳能集热器热性能测试台
3.1.1 恒温水箱的设计
3.1.2 跟踪台架(旋转台架)
3.1.3 辐射表(太阳辐射测量)
3.1.4 循环水泵的安装及流量的控制
3.1.5 集热器进出口温度的测量
3.1.6 周围环境温度的测量
3.1.7 数据采集
3.2 太阳能集热器参数
3.2.1 全玻璃 U型真空管太阳能集热器
3.2.1.1 基本数据/Basic data
3.2.1.2 吸热体/Absorber
3.2.1.3 绝热和外壳/Thermal insulation and casing
3.2.1.4 限制条件/Limltations
3.2.2 平板型太阳能集热器
3.2.2.1 基本数据/ Basic data
3.2.2.2 吸热体/Absorber
3.2.2.3 绝热和外壳/Thermal insulatinn and casing
3.2.2.4 限制条件/Limitations
3.3 实验工况的确定与实验数据分析
3.3.1 太阳能集热器稳态实验
3.3.1.1 全玻璃 U型真空管太阳能集热器测试结果及数据处理
3.3.1.2 平板型太阳能集热器测试结果及数据处理
3.3.2 太阳能集热器动态实验
3.3.2.1 全玻璃 U型真空管太阳能集热器
3.3.2.2 平板型太阳能集热器
第四章 集热器热性能动态测试模型及实验验证
4.1 集热器热性能动态测试模型
4.1.1 太阳能集热器动态测试模型的提出
4.1.2 太阳能集热器动态测试模型的理论推导
4.1.3 太阳能集热器动态测试模型的系数确定
4.2 太阳能集热器动态测试模型对稳态实验出口温度预测
4.2.1 全玻璃 U型真空管太阳能集热器
4.2.2 平板型太阳能集热器
4.3 太阳能集热器动态测试模型对动态实验出口温度预测
4.3.1 全玻璃 U型真空管太阳能集热器
4.3.2 平板型太阳能集热器
第五章 结论
参考文献
硕士期间发表的学术论文
致谢
【引证文献】
本文编号：2839719
【学位授予单位】：东北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TK515
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
目录
第一章 绪论
1.1 研究意义
1.2 太阳能集热器
1.2.1 平板型太阳能集热器
1.2.2 真空管太阳能集热器
1.2.2.1 普通型全玻璃真空管太阳能集热器
1.2.2.2 全玻璃 U型真空管太阳能集热器
1.2.2.3 热管式真空管太阳能集热器
1.3 太阳能集热器热性能的测试方法及研究现状
1.3.1 太阳能集热器热性能稳态测试方法
1.3.1.1 太阳能集热器稳态测试模型
1.3.1.2 现行的太阳能集热器稳态测试标准
1.3.2 太阳能集热器热性能动态测试方法
1.4 本文主要研究内容及研究方法
第二章 太阳能集热器热性能分析
2.1 真空管太阳能集热器热工作原理
2.2 真空管太阳能集热器吸收的太阳辐射能量
2.3 太阳能集热器热损失分析
2.4 太阳能集热器有效热容及时间常数
2.5 太阳能集热器热性能指标
第三章 太阳能集热器热性能实验研究
3.1 太阳能集热器热性能测试台
3.1.1 恒温水箱的设计
3.1.2 跟踪台架(旋转台架)
3.1.3 辐射表(太阳辐射测量)
3.1.4 循环水泵的安装及流量的控制
3.1.5 集热器进出口温度的测量
3.1.6 周围环境温度的测量
3.1.7 数据采集
3.2 太阳能集热器参数
3.2.1 全玻璃 U型真空管太阳能集热器
3.2.1.1 基本数据/Basic data
3.2.1.2 吸热体/Absorber
3.2.1.3 绝热和外壳/Thermal insulation and casing
3.2.1.4 限制条件/Limltations
3.2.2 平板型太阳能集热器
3.2.2.1 基本数据/ Basic data
3.2.2.2 吸热体/Absorber
3.2.2.3 绝热和外壳/Thermal insulatinn and casing
3.2.2.4 限制条件/Limitations
3.3 实验工况的确定与实验数据分析
3.3.1 太阳能集热器稳态实验
3.3.1.1 全玻璃 U型真空管太阳能集热器测试结果及数据处理
3.3.1.2 平板型太阳能集热器测试结果及数据处理
3.3.2 太阳能集热器动态实验
3.3.2.1 全玻璃 U型真空管太阳能集热器
3.3.2.2 平板型太阳能集热器
第四章 集热器热性能动态测试模型及实验验证
4.1 集热器热性能动态测试模型
4.1.1 太阳能集热器动态测试模型的提出
4.1.2 太阳能集热器动态测试模型的理论推导
4.1.3 太阳能集热器动态测试模型的系数确定
4.2 太阳能集热器动态测试模型对稳态实验出口温度预测
4.2.1 全玻璃 U型真空管太阳能集热器
4.2.2 平板型太阳能集热器
4.3 太阳能集热器动态测试模型对动态实验出口温度预测
4.3.1 全玻璃 U型真空管太阳能集热器
4.3.2 平板型太阳能集热器
第五章 结论
参考文献
硕士期间发表的学术论文
致谢
【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 高腾;平板太阳能集热器的传热分析及设计优化[D];天津大学;2012年
本文编号：2839719
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/xnylw/2839719.html
