利用首腔窄化强化折流板型太阳能集热器性能研究

发布时间：2024-06-08 00:34

　　通过数值模拟和实验验证的方法对利用首腔窄化提升折流板型太阳能集热器热性能进行研究。运用数值分析方法分析5种首腔窄化模型的流动换热特性,获得窄化首腔强化集热性能优化的方法。结果表明,首腔宽度对集热器效率有重要影响,而对集热器阻力影响很小,对于特定尺度的折流板型集热器,存在最优窄化宽度。在该文的计算工况范围内,首腔窄化模型相比于折流板均布模型的集热效率增长率最大为16.90%。通过建立1.0∶0.5实验模型对首腔窄化方法的有效性进行验证,实验结果表明首腔窄化方法对于运行工况不敏感,具有较稳定的优化效果,适合向不同应用领域、不同气候地区推广。该文提出的方法为折流板型太阳能空气集热器热性能优化提供了一种新思路。

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【部分图文】：

图1集热器计算模型

本文原始模型为课题组自主设计的BSAC，腔内净尺寸为2000mm×1000mm×120mm，进/出口尺寸为60mm×60mm，集热器内平均分布4块折流板，长度为700mm，布置方式如图1所示。原始模型的4块折流板在腔内平均分布，分割出5个腔室，每个腔室的宽度均为400....

图2各腔集热板温度变化图

比较图2各模型的集热板温度分布可知，虽然折流板重新分布后，相同序号的集热腔室集热面积有所不同，但效率增长率最高的模型3，其尾腔（图2中最右端腔室）内的最高温度为500K。相较于其他模型，模型3的集热板对应位置的温度是最低的，超过500K的高温区域也最小，而其他模型尾腔均存在大....

图3吸热板温度分布图

图3所示为定量地统计了从入口端（左端）开始的5个腔室集热板平均温度Ta的变化情况。从前4个腔看，各窄化模型的集热板平均温度相对于模型0均有不同程度降低，窄化程度越高，这个趋势越明显。其中，首腔温度分布差别最为显著，模型1、模型3及模型5的首腔集热板平均温度分别为32.24、27.....

图4中截面的流线和温度分布图

从流动特征看，各个模型具有完整拓扑结构的旋涡均约为7个，首腔窄化导致了腔室容积重新分配，改变了腔室内涡系分布位置，但并未改变主要涡系的数量。另外，图4中主要涡系的位置与图2中集热板高温区域能够准确对应。特别是在集热器尾腔和折流板的背后，大尺度旋涡被集热板持续加热造成热斑，导致了集....

本文编号：3991190