新型太阳能空气集热器性能及其在村镇建筑中的应用研究

发布时间：2022-02-21 11:26

　　本课题将金属波纹填料应用到太阳能空气集热器中，利用其比表面积大，传热性能好，重量轻等优点，提出了采用冲孔波纹集热板的渗透型空气集热器和波纹板填料型空气集热器，并对集热器性能以及其在村镇建筑中的采暖效果和节能效果进行了模拟和实验研究。首先，在分析其内部传热过程的基础上，采用控制容积平衡法分别建立了采用冲孔波纹集热板的渗透型空气集热器在下进风上出风、上进风下出风两种运行模式下的数学模型，和波纹板填料型空气集热器的二维传热数学模型，利用Matlab软件开发了模型迭代求解的方法。通过在冬季采暖期进行实验，验证了所建立的集热器模型，并利用实验数据对集热器的空气流动阻力进行了分析。其次，利用验证的数学模型，以集热器的进出口温差、集热效率以及净?效率为指标，分别模拟研究了两种集热器的结构参数和运行参数对性能的影响，为空气集热器的设计与应用提供了参考。与课题组之前开发的真空玻璃盖板式冲缝型空气集热器相比，相同尺寸、相同工况下，两种新型太阳能空气集热器的集热效率分别提高了5.8%和3.6%，达到62.3%和59.6%。其中采用冲孔波纹集热板的渗透型空气集热器的集热效率更高且空气流动阻力较小，推广与应用的... 

【文章来源】：天津大学天津市211工程院校985工程院校教育部直属院校

【文章页数】：157 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 课题背景
        1.1.1 气候变化，能源危机，环境污染
        1.1.2 村镇建筑采暖
        1.1.3 太阳能利用方式
    1.2 研究现状与问题提出
        1.2.1 研究现状
        1.2.2 问题提出
    1.3 研究内容和研究方法
    1.4 本文组织结构
    1.5 课题来源
第二章 采用冲孔波纹集热板的渗透型空气集热器性能研究
    2.1 集热器结构及工作原理
        2.1.1 集热器结构设计
        2.1.2 工作原理
    2.2 集热器下进风上出风运行的数学模型
        2.2.1 相关假设和简化
        2.2.2 计算区域离散化
        2.2.3 控制方程
        2.2.4 单值性条件
    2.3 集热器上进风下出风运行的数学模型
        2.3.1 控制方程
        2.3.2 单值性条件
    2.4 模型解法
        2.4.1 辐射项处理
        2.4.2 节点方程
        2.4.3 迭代求解方法
    2.5 模型的实验验证
        2.5.1 实验系统
        2.5.2 实验结果
        2.5.3 实验与模拟结果对比
        2.5.4 摩擦阻力系数回归
    2.6 集热器性能模拟分析
        2.6.1 评价指标
        2.6.2 结构参数对集热器性能的影响
        2.6.3 运行参数对集热器性能的影响
    2.7 本章小结
第三章 波纹板填料型空气集热器性能研究
    3.1 集热器结构及工作原理
        3.1.1 集热器结构设计
        3.1.2 工作原理
    3.2 集热器数学模型
        3.2.1 相关假设和简化
        3.2.2 计算区域离散化
        3.2.3 控制方程
        3.2.4 单值性条件
    3.3 模型解法
        3.3.1 节点方程
        3.3.2 迭代求解方法
    3.4 模型的实验验证
        3.4.1 实验系统
        3.4.2 实验结果
        3.4.3 实验与模拟结果对比
        3.4.4 摩擦阻力系数回归
    3.5 集热器性能模拟分析
        3.5.1 结构参数对波纹板填料型空气集热器性能的影响
        3.5.2 两种空气集热器性能对比
    3.6 本章小结
第四章 新型太阳能集热器应用于典型村镇建筑采暖效果研究
    4.1 应用新型太阳能集热器的典型村镇建筑
    4.2 应用新型太阳能集热器的村镇建筑采暖效果实验研究
        4.2.1 实验内容与实验目的
        4.2.2 实验方法
        4.2.3 实验结果分析
        4.2.4 实验结论
    4.3 应用新型太阳能集热器的村镇建筑动态分析模型
        4.3.1 相关假设和简化
        4.3.2 集热器模型
        4.3.3 村镇建筑模型
        4.3.4 动态分析模型求解方法
        4.3.5 动态分析模型验证
        4.3.6 冬季采暖效果模拟
    4.4 本章小结
第五章 太阳能空气采暖系统应用于村镇建筑节能效果研究
    5.1 新型太阳能集热器应用于典型村镇建筑的冬季供热量
    5.2 太阳能保证率研究
        5.2.1 太阳能保证率
        5.2.2 太阳能保证率计算方法
        5.2.3 太阳能保证率影响因素
    5.3 太阳能空气采暖系统运行模式
    5.4 节能、环保效果分析
    5.5 本章小结
第六章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 主要创新点
    6.3 展望
参考文献
发表论文和参加科研情况说明
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]Mechanism for the formation of the January 2013 heavy haze pollution episode over central and eastern China[J]. WANG YueSi,YAO Li,WANG LiLi,LIU ZiRui,JI DongSheng,TANG GuiQian,ZHANG JunKe,SUN Yang,HU Bo,XIN JinYuan.  Science China（Earth Sciences）. 2014(01)
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[3]被动式太阳能在山西农村居住建筑中的应用[J]. 籍仙荣,杜俊芳,沈涛.  建筑节能. 2013(05)
[4]应用于村镇住宅的太阳能复合热泵空调系统测试分析[J]. 李博佳,由世俊,张欢,郑万冬.  建筑科学. 2013(02)
[5]波纹板填料的流体力学性能[J]. 张敏革,王雷,聂凡,崔岳峰,李鑫钢.  化工进展. 2012(11)
[6]蛇形流道太阳能平板空气集热器集热性能研究[J]. 夏佰林,赵东亮,代彦军,李勇.  太阳能学报. 2012(09)
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[9]我国建筑节能战略研究[J]. 江亿.  中国工程科学. 2011(06)
[10]太阳能玻璃真空集热管热性能评价方法[J]. 梁若冰,马良栋,张吉礼.  建筑热能通风空调. 2011(03)

博士论文
[1]太阳能空气集热及双效集热模块的实验和理论研究[D]. 马进伟.中国科学技术大学 2013
[2]我国华北寒冷地区农村可持续住宅建设与设计研究[D]. 王舒扬.天津大学 2011
[3]太阳能热风采暖系统与村镇建筑一体化研究[D]. 李宪莉.天津大学 2010

硕士论文
[1]太阳能—土壤源热泵系统太阳能保证率的研究[D]. 叶晓莉.大连理工大学 2013
[2]多孔太阳墙采暖房的数值与实验研究[D]. 王一鸣.华中科技大学 2012
[3]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
[4]太阳能空气集热建筑模块热输运控制方法的研究[D]. 陈佳.大连理工大学 2009
[5]被动式太阳能建筑动态室温预测及能耗分析[D]. 刘静君.大连理工大学 2007
[6]新型变色幕墙太阳能空气集热器的热性能研究[D]. 薛静.大连理工大学 2006



本文编号：3637156