微通道太阳能平板集热器热性能的试验研究与数值分析
发布时间：2023-05-07 15:20
在自然资源日益消耗、环境问题日益受到重视的今天,新型能源的开发和传统能源的高效利用变得尤为重要。太阳能凭借其普遍、安全、清洁、无害等优点,在我国乃至世界范围内都得到了广泛应用。而太阳能集热器作为太阳光收集和转化的关键装置,其性能的高低直接影响着太阳能集热器的发展前景。然而,目前大多数对太阳能集热器的优化研究都局限于实验室测量,并未应用在工程中,所以其实际利用效果并不明确。因此,本文在基于理论和实际应用的基础上,对一种自主设计的新型微通道平板型太阳能集热器进行了研究,旨在提高传统太阳能集热器的热性能以及分析其实际应用效果。本文首先对微通道太阳能平板集热器的组成结构和运行机理进行了阐述,并根据集热器工作原理和能量平衡方程,明确其热量传递过程,在此基础上,提出了微通道太阳能平板集热器热性能的计算模型与评价参数。其次为明确其实际应用效果,于2017年冬季在山西省吕梁市某农村进行了试验测试。结果表明:在冬季晴朗天气的典型工况下,该微通道太阳能平板集热器集热能力较强,日平均集热效率为63.6%,最高可达80.4%;系统平均能效比为16.1。经计算,单块集热板平均热损失为233.3 W,且集中在顶部...
【文章页数】：91 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 前言
1.2 太阳能的利用
1.2.1 太阳能资源
1.2.2 太阳能热利用
1.3 太阳能平板集热器的研究现状
1.3.1 国外研究现状
1.3.2 国内研究现状
1.4 本文主要研究内容与方法
第二章 微通道太阳能平板集热器的基本理论
2.1 微通道太阳能平板集热器的结构
2.1.1 微通道吸热板
2.1.2 玻璃板
2.1.3 保温材料
2.1.4 外壳
2.1.5 循环工质
2.2 传热过程
2.2.1 能量平衡方程
2.2.2 太阳能平板集热器的光学损失
2.2.3 太阳能平板集热器的热损失
2.1.3.1 顶部热损失系数
2.1.3.2 底部热损失系数
2.1.3.3 边缘热损失系数
2.3 微通道太阳能平板集热器的评价参数
2.3.1 吸收的有用能
2.3.2 集热器热效率因子
2.3.3 集热器热迁移因子
2.3.4 集热器效率
2.3.5 系统能效比
2.4 本章小结
第三章 微通道太阳能平板集热器热性能的试验研究
3.1 试验目的
3.2 试验设计及布置
3.2.1 试验系统的工作原理
3.2.2 试验系统组成
3.2.2.1 太阳能平板集热器阵列
3.2.2.2 蓄热装置
3.2.2.3 空气源热泵
3.2.2.4 地板辐射采暖系统与水泵
3.2.2.5 集热器运行策略
3.2.3 测点布置
3.2.4 测量仪器
3.2.4.1 太阳辐照仪
3.2.4.2 温度传感器
3.2.4.3 风速仪与流量计
3.2.4.4 数据采集与转换
3.3 试验方法与结果
3.4 结果分析
3.4.1 流体平均温度
3.4.2 集热效率
3.4.3 瞬时效率
3.4.4 总热损失
3.4.5 系统能效比
3.5 本章小结
第四章 微通道太阳能平板集热器的数值模拟
4.1 有限体积法和分析软件
4.1.1 有限体积法
4.1.2 CFD软件介绍
4.1.3 模拟求解步骤
4.2 模型建立
4.3 网格划分
4.4 控制方程与微通道流态判断
4.4.1 控制方程
4.4.2 微通道流态判断
4.4.3 Boussinesq假设
4.5 参数设置
4.5.1 求解器选择
4.5.2 材料参数设置
4.5.3 边界条件的设置
4.6 网格独立性验证
4.7 本章小结
第五章 数值模拟结果及分析
5.1 计算模型验证
5.2 模拟结果
5.3 不同参数对微通道太阳能平板集热器热性能的影响
5.3.1 太阳辐照度对集热器热性能的影响
5.3.2 室外温度对集热器热性能的影响
5.3.3 环境风速对集热器热性能的影响
5.3.4 进口温度对集热器热性能的影响
5.3.5 进口流量对集热器热性能的影响
5.3.6 流动方式对集热器热性能的影响
5.4 本章小节
第六章 结论与展望
6.1 结论
6.2 存在的问题与展望
参考文献
致谢
攻读学位期间发表的学术论文
本文编号：3810822
【文章页数】：91 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 前言
1.2 太阳能的利用
1.2.1 太阳能资源
1.2.2 太阳能热利用
1.3 太阳能平板集热器的研究现状
1.3.1 国外研究现状
1.3.2 国内研究现状
1.4 本文主要研究内容与方法
第二章 微通道太阳能平板集热器的基本理论
2.1 微通道太阳能平板集热器的结构
2.1.1 微通道吸热板
2.1.2 玻璃板
2.1.3 保温材料
2.1.4 外壳
2.1.5 循环工质
2.2 传热过程
2.2.1 能量平衡方程
2.2.2 太阳能平板集热器的光学损失
2.2.3 太阳能平板集热器的热损失
2.1.3.1 顶部热损失系数
2.1.3.2 底部热损失系数
2.1.3.3 边缘热损失系数
2.3 微通道太阳能平板集热器的评价参数
2.3.1 吸收的有用能
2.3.2 集热器热效率因子
2.3.3 集热器热迁移因子
2.3.4 集热器效率
2.3.5 系统能效比
2.4 本章小结
第三章 微通道太阳能平板集热器热性能的试验研究
3.1 试验目的
3.2 试验设计及布置
3.2.1 试验系统的工作原理
3.2.2 试验系统组成
3.2.2.1 太阳能平板集热器阵列
3.2.2.2 蓄热装置
3.2.2.3 空气源热泵
3.2.2.4 地板辐射采暖系统与水泵
3.2.2.5 集热器运行策略
3.2.3 测点布置
3.2.4 测量仪器
3.2.4.1 太阳辐照仪
3.2.4.2 温度传感器
3.2.4.3 风速仪与流量计
3.2.4.4 数据采集与转换
3.3 试验方法与结果
3.4 结果分析
3.4.1 流体平均温度
3.4.2 集热效率
3.4.3 瞬时效率
3.4.4 总热损失
3.4.5 系统能效比
3.5 本章小结
第四章 微通道太阳能平板集热器的数值模拟
4.1 有限体积法和分析软件
4.1.1 有限体积法
4.1.2 CFD软件介绍
4.1.3 模拟求解步骤
4.2 模型建立
4.3 网格划分
4.4 控制方程与微通道流态判断
4.4.1 控制方程
4.4.2 微通道流态判断
4.4.3 Boussinesq假设
4.5 参数设置
4.5.1 求解器选择
4.5.2 材料参数设置
4.5.3 边界条件的设置
4.6 网格独立性验证
4.7 本章小结
第五章 数值模拟结果及分析
5.1 计算模型验证
5.2 模拟结果
5.3 不同参数对微通道太阳能平板集热器热性能的影响
5.3.1 太阳辐照度对集热器热性能的影响
5.3.2 室外温度对集热器热性能的影响
5.3.3 环境风速对集热器热性能的影响
5.3.4 进口温度对集热器热性能的影响
5.3.5 进口流量对集热器热性能的影响
5.3.6 流动方式对集热器热性能的影响
5.4 本章小节
第六章 结论与展望
6.1 结论
6.2 存在的问题与展望
参考文献
致谢
攻读学位期间发表的学术论文
本文编号：3810822
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/xnylw/3810822.html
