平板型太阳能双效集热器热经济性评价
发布时间：2020-12-03 13:44
为促进兰州周边及气候相近地区对太阳能资源的有效利用,加强平板型太阳能集热器的推广及应用,本文自行设计一种平板太阳能双效集热器,并对其进行实验研究和模拟研究。考虑系统中风机和泵的耗能,提出一种热经济性评价方法,以此方法为基础,分析对系统最优的空气质量流量和水质量流量,为此类太阳能集热器的推广应用添砖加瓦。搭建实验平台,安装测试系统,分别进行空气集热实验和水集热实验,并对环境及集热器性能相关数据进行采集。分析实验数据,结果表明:当空气质量流量为0.024 kg·s-1时,空气集热模式下的平均集热效率为52.3%,最高可达到62.7%。当水质量流量为0.15 kg·s-1时,水集热模式下的平均集热效率为40.2%,最高集热效率可达65.2%。计算总热损系数,绘制集热器总热损系数变化曲线,发现热损系数变化范围较大,分析后得出:由于集热器本身密封性不足、玻璃盖板层数少、水流回路长等原因造成集热系统热损失较大。以集热器物理原型为基础,建立三维模型和数值计算模型。选择实验所得太阳辐照强度、进口温度等作为数值模型的输入条件,利用Fluent计算数值模型,输出...
【文章来源】：兰州理工大学甘肃省
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
中国太阳能资源分布图
nt 中进行网格划分和建立数值计算模型。为对数值模型的准确性进行检实测数据作为数值模型的输入条件，设置流动模型、算法后模拟温度输通过分析对比实验结果与模拟结果的误差，验证数值模型的准确性。根程中集热器吸热板在空气和水集热模式下的温度分布，分析集热器结构不足。网格划分及 Fluent 简介ICEM 是一种专业的 CAE 前处理软件。可以为 ANSYS 中的模拟仿真软质量的网格，并且完成多种 CAE 的前处理工作。利用 ICEM 可以有效的型、三维模型划分高质量的网格，并且对计算模型有较强的修复能力。自身的优点制约了 Gambit 的发展。利用 ICEM 软件为集热器模型划分网格。划分网格时，对集热介质流域行细化处理，网格采用四面体非结构性网格。集热器为双效集热器，流液体流域和气体流域。图 4.1 为用 ICEM 建立的气体流域和液体流域。
模拟和验证为了便于计算对双效太阳能集热器做出如下假设：（1）假定集热器背板和侧板为绝热材料，不计其向周围环境的热损失（2）忽略吸热板和背板及侧板之间的辐射换热；（3）水集热模式下，水管的热量只通过与吸热板的焊缝传导；（4）焊缝的物理特性参数和铜保持一致；（5）不计水管向周围环境的辐射热损。图 4.3 为吸热板在空气集热模式下和水集热模式下的温度分布图。在空气式下，吸热板右上角出现大片的高温区，其中有空气涡旋阻碍了空气的集，属于空气流动死区。空气流量无法有效的将此部位吸热板产热带出集热器能量的损耗和集热器内空间利用不充分。右图为水集热模式下的吸热板温图，水集热模式下，吸热板的温度没有大片的高温区，温度分布较为规律板热量有效的传递给集热介质。
【参考文献】：
期刊论文
[1]波纹板双风道空气集热器的研究[J]. 郭训虎,王亮,马芳芳. 洁净与空调技术. 2018(03)
[2]用于太阳能集热介质的纳米铜制备技术与铜纳米流体性能综述[J]. 周璐,马红和,马素霞,杜慧娟. 材料导报. 2018(15)
[3]影响太阳能平板集热器抗冻性能因素分析[J]. 周帆,季杰,袁伟琪. 太阳能学报. 2018(02)
[4]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)
[5]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)
[6]太阳能与热泵联合干燥茶叶的应用研究[J]. 明廷玉,李保国. 太阳能学报. 2017(10)
[7]辐照强度对太阳能集热蒸发器压降影响的研究[J]. 胡静,蒋绿林,蔡佳霖,傅杰,卢涛. 工业安全与环保. 2017(09)
[8]蛇形通路平板太阳能空气集热-干燥装置的性能分析[J]. 罗建文,张永辉,郑茂盛,谢超超,路丽婷. 西北大学学报(自然科学版). 2016(05)
[9]太阳能复合干燥三七技术[J]. 殷存真,廖增强. 云南农业. 2016(07)
[10]平板式太阳能集热器稳态热性能数值模拟研究[J]. 孙可亮,朱跃钊,杨谋存. 热能动力工程. 2016(04)
硕士论文
[1]平板型双流道太阳能空气集热器热性能研究[D]. 高章维.兰州理工大学 2016
[2]多效降膜太阳能海水淡化技术研究[D]. 朱伟军.浙江大学 2013
[3]槽式太阳能集热器热效率分析研究[D]. 东朝阳.华北电力大学 2013
[4]太阳能光伏发电系统设计和优化分析[D]. 张现刚.天津大学 2011
[5]一种新型太阳能空气集热器的热性能研究[D]. 冯其明.天津大学 2010
本文编号：2896358
【文章来源】：兰州理工大学甘肃省
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
中国太阳能资源分布图
nt 中进行网格划分和建立数值计算模型。为对数值模型的准确性进行检实测数据作为数值模型的输入条件，设置流动模型、算法后模拟温度输通过分析对比实验结果与模拟结果的误差，验证数值模型的准确性。根程中集热器吸热板在空气和水集热模式下的温度分布，分析集热器结构不足。网格划分及 Fluent 简介ICEM 是一种专业的 CAE 前处理软件。可以为 ANSYS 中的模拟仿真软质量的网格，并且完成多种 CAE 的前处理工作。利用 ICEM 可以有效的型、三维模型划分高质量的网格，并且对计算模型有较强的修复能力。自身的优点制约了 Gambit 的发展。利用 ICEM 软件为集热器模型划分网格。划分网格时，对集热介质流域行细化处理，网格采用四面体非结构性网格。集热器为双效集热器，流液体流域和气体流域。图 4.1 为用 ICEM 建立的气体流域和液体流域。
模拟和验证为了便于计算对双效太阳能集热器做出如下假设：（1）假定集热器背板和侧板为绝热材料，不计其向周围环境的热损失（2）忽略吸热板和背板及侧板之间的辐射换热；（3）水集热模式下，水管的热量只通过与吸热板的焊缝传导；（4）焊缝的物理特性参数和铜保持一致；（5）不计水管向周围环境的辐射热损。图 4.3 为吸热板在空气集热模式下和水集热模式下的温度分布图。在空气式下，吸热板右上角出现大片的高温区，其中有空气涡旋阻碍了空气的集，属于空气流动死区。空气流量无法有效的将此部位吸热板产热带出集热器能量的损耗和集热器内空间利用不充分。右图为水集热模式下的吸热板温图，水集热模式下，吸热板的温度没有大片的高温区，温度分布较为规律板热量有效的传递给集热介质。
【参考文献】：
期刊论文
[1]波纹板双风道空气集热器的研究[J]. 郭训虎,王亮,马芳芳. 洁净与空调技术. 2018(03)
[2]用于太阳能集热介质的纳米铜制备技术与铜纳米流体性能综述[J]. 周璐,马红和,马素霞,杜慧娟. 材料导报. 2018(15)
[3]影响太阳能平板集热器抗冻性能因素分析[J]. 周帆,季杰,袁伟琪. 太阳能学报. 2018(02)
[4]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)
[5]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)
[6]太阳能与热泵联合干燥茶叶的应用研究[J]. 明廷玉,李保国. 太阳能学报. 2017(10)
[7]辐照强度对太阳能集热蒸发器压降影响的研究[J]. 胡静,蒋绿林,蔡佳霖,傅杰,卢涛. 工业安全与环保. 2017(09)
[8]蛇形通路平板太阳能空气集热-干燥装置的性能分析[J]. 罗建文,张永辉,郑茂盛,谢超超,路丽婷. 西北大学学报(自然科学版). 2016(05)
[9]太阳能复合干燥三七技术[J]. 殷存真,廖增强. 云南农业. 2016(07)
[10]平板式太阳能集热器稳态热性能数值模拟研究[J]. 孙可亮,朱跃钊,杨谋存. 热能动力工程. 2016(04)
硕士论文
[1]平板型双流道太阳能空气集热器热性能研究[D]. 高章维.兰州理工大学 2016
[2]多效降膜太阳能海水淡化技术研究[D]. 朱伟军.浙江大学 2013
[3]槽式太阳能集热器热效率分析研究[D]. 东朝阳.华北电力大学 2013
[4]太阳能光伏发电系统设计和优化分析[D]. 张现刚.天津大学 2011
[5]一种新型太阳能空气集热器的热性能研究[D]. 冯其明.天津大学 2010
本文编号：2896358
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