一体化太阳能蓄能/蒸发/集热器的研究

发布时间：2024-02-29 05:32

　　由于太阳辐射的间歇性、不稳定性以及波动性,太阳能热泵在夜间及连续阴雨天时无法正常工作,将太阳能热泵系统与太阳能集热蓄能技术结合起来,能够很好地克服系统对太阳辐射强度的依赖性。本文提出了一种新型的一体化太阳能蓄能/蒸发/集热器,将太阳能集热器、蓄能容器以及热泵系统的蒸发器集于一体,对太阳能进行收集并储存,在夜间或连续阴雨天释放出储存的太阳能,能够全天候地提高热泵系统的蒸发器侧温度,从而提高热泵系统的性能系数。同时,集集热器、蓄能容器、蒸发器一体后,使得系统结构更加紧凑,减少了中间换热环节,节约了制造成本。 本文运用FLUENT软件,对蓄能/蒸发/集热器中相变材料在蓄能/释能过程中的温度场和液化率进行了模拟研究。结果表明：温度场是由向阳面管外壁向内层逐步变化的,温度逐层递减；向阳面圆周处温度最高,管内其它位置温度升高速率随着时间的增加越来越快；随着时间的增加,液相区由向阳面向背阴面及内层不断扩大。 对蓄能/蒸发/集热器采用不同蓄能材料时的集热性能和蓄能特性进行了实验对比研究。得到了不同蓄能材料的集热效率η与(Ts-Ta(/I之间的关系式。通过对比真空管内蓄能材料分别为水、癸酸和石蜡时的蓄能...

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【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
主要字符表
第1章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 太阳能热泵系统的研究
        1.2.2 蓄能型太阳能热泵系统中集热器的研究
        1.2.3 相变蓄热技术的研究
        1.2.4 相变传热物理、数学模型方面的研究
    1.3 CFD商用软件及其应用于相变传热数值计算
    1.4 本课题的研究内容
第2章 一体化太阳能热泵热水器系统
    2.1 太阳集热器
        2.1.1 平板型太阳集热器
        2.1.2 真空管太阳集热器
        2.1.3 热管式真空管太阳集热器
        2.1.4 太阳能蓄能/蒸发/集热器
    2.2 一体化太阳能热泵热水器系统工作原理
    2.3 实验方案设计
        2.3.1 设备选型
        2.3.2 实验设备
    2.4 测试仪器
        2.4.1 蓄能/蒸发/集热器性能测试的测点布置
        2.4.2 系统整体性能测试的测点布置
        2.4.3 测试仪器
    2.5 本章小结
第3章 蓄能/蒸发/集热器中蓄放热过程模拟研究
    3.1 相变问题的研究方法
    3.2 相变传热问题的数学描述
    3.3 真空集热管内相变传热模型的建立
    3.4 数值计算结果及分析
        3.4.1 相变材料蓄能时温度分布
        3.4.2 相变材料蓄能时液化率分布
        3.4.3 相变材料释能时温度分布
    3.5 本章小结
第4章 蓄能/蒸发/集热器蓄能特性的研究
    4.1 蓄能材料的选择
    4.2 蓄能/蒸发/集热器集热性能的评价指标
        4.2.1 瞬时集热效率
        4.2.2 集热效率
    4.3 蓄能/蒸发/集热器的集热性能研究
    4.4 蓄能/蒸发/集热器的蓄能过程分析
    4.5 本章小结
第5章 一体化太阳能热泵热水器系统的实验研究
    5.1 评价指标
        5.1.1 蓄能材料的体积膨胀率
        5.1.2 系统得热效率
        5.1.3 系统性能系数
    5.2 不同蓄能材料系统得热效率的研究
    5.3 不同蓄能材料系统性能系数的研究
        5.3.1 不同工况下不同蓄能材料系统日平均性能系数的研究
        5.3.2 不同蓄能材料系统瞬时性能系数的研究
    5.4 不同蓄能材料系统加热水时间的研究
    5.5 不同蓄能材料体积膨胀率的研究
    5.6 实验系统误差研究
    5.7 本章小结
第6章 结论及展望
    6.1 主要结论
    6.2 本文的不足与展望
参考文献
在读期间获得成果
致谢



本文编号：3914574