蓄能型空气式太阳能集热器热效率研究

发布时间：2022-02-09 09:02

　　针对以水为传热介质真空管太阳能集热器存在的低温冻裂、过高温炸裂和使用间断性等问题,将太阳能集热器的真空管进行改进设计,并在其中设置相变蓄能棒,采用空气为传热介质,研制了一种新型空气式太阳能集热器。实验测试表明:在平均辐照强度为727 W/m²条件下,可延长供热3 h,并随着辐照强度增加供热时间延长;无相变材料的真空管太阳能集热器平均集热效率为36%,相变蓄能棒平均等效集热效率为60%,新型蓄能型空气式太阳能集热器综合集热效率为96%;与传统以水为介质的内插式真空管太阳能集热器平均集热效率为58%相比,该新型集热器集热效率有显著提高。 

【文章来源】：热能动力工程. 2019,34(12)北大核心CSCD

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

相变蓄能棒结构

蓄能型空气式太阳能集热器由双通螺旋真空管、相变蓄能棒和集热器进出风联箱组成，如图3所示。集热器以空气为传热介质，在真空管一端设计成具有热胀冷缩的螺旋结构，将相变蓄能棒设置在真空管内;集热器进风联箱与出风联箱通过密封圈与双通螺旋真空管两侧相连;通过风机将空气由进风联箱分配到各真空管中吸收太阳能热量后，汇集至出风联箱送出。采用空气为传热介质，可避免以水为传热介质的太阳能集热器的真空管在低温环境下的冻裂现象，延长寿命;在双通真空管内设置蓄热棒，储存太阳能辐射热量，可避免因温度过高造成真空管爆裂，同时在日照不足时，蓄热棒放热，能缓解太阳能利用间断性问题;蓄能型空气式太阳能集热器参数如表3所示。

相变蓄能[13]是利用储热材料发生相变而产生热量储存的过程。所设计的相变蓄能棒，采用自主研发的复合相变蓄能材料，熔点为373 K，凝固点为327.5 K，相变潜热147.7 kJ/kg。相变材料的DSC测试曲线如图1所示，较高的熔点有利于储存高温热能，低凝固点则有利于在低温环境下持续供热能力。蓄能棒由外封铝管、相变蓄能材料等构成，铝管减轻了蓄能棒的重量，并有较好的导热性能;相变蓄能材料既吸收太阳能热量，还减小集热器内部温度波动。蓄能棒结构如图2所示。蓄能棒参数如表2所示。

【参考文献】：
期刊论文
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[3]中国太阳能热利用技术“十二五”进展与“十三五”展望[J]. 郑瑞澄,王敏,李博佳,张昕宇,何涛.  太阳能. 2016(05)
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[5]严寒地区太阳能热利用系统防冻实验研究[J]. 刘慧芳,张时聪,姜益强,姚杨.  暖通空调. 2014(04)
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[7]内插式太阳能真空管空气集热器实验研究[J]. 袁颖利,李勇,代彦军,王如竹.  太阳能学报. 2010(11)

硕士论文
[1]内插式太阳能真空管空气集热器集热性能研究[D]. 袁颖利.上海交通大学 2009



本文编号：3616736