I型太阳能空气集热器传热性能分析

研究了太阳能空气集热器I型的传热性能，建立了基于一维假设下的热量传递的数学模型，导出了准静态条件下沿程温度分布、出口温度、全天集热效率的近似解．通过计算，分析了进口温度、工质流速、流道深度对集热器传热性能的影响，计算结果表明全天集热效率随工质流速的增大而增大、随进口温度的升高而急剧下降、随着流道深度的增加，集热效率迅速增大到最大值后逐渐减小．     

微型抛物槽式太阳能集热器集热特性研究

为将太阳能集热器与建筑结合,提高集热品位,满足中温热能需求,设计了一款聚光比为3.4、高度仅为120 mm的微型抛物槽式集热器,建立了该集热器的热力学理论模型和计算流体动力学(CFD)仿真模型,研究了集热特性,并从太阳辐照度、入口工质温度、进口工质流速、环境温度等方面探讨相关操作参数对集热温度和集热效率的影响规律。研究发现太阳辐照度以及进口工质温度是影响热效率的主要因素,而工质流速、环境温度对该集热器热效率影响较小,集热器瞬时热效率可达67.23%,循环加热的工质温度在200℃以内,平均热效率较高。且在辐照度较弱的天气仍能良好运行,既能提供中温热能,克服不良环境因素的影响,又实现了太阳能建筑一体化。     

新型太阳能集热器设计与测试研究

目的研究太阳能热水技术,以原有板式集热器为研究对象对其结构进行分析、集热效率进行测试,从而研发一款廉价不易损坏的新型太阳能板式集热器,并对其集热效率、蓄热能力等进行测试与评估.方法将成熟板式集热器进行拆解,分析其结构与工作原理,从而研发新型板式集热器,其主要技术特征为利用毛细管与水泥砂浆的优势互补;以水作为传热工质,通过测量集热器进出水口处水温,计算其集热效率等性能参数.结果新型集热器的制作成本大幅下降,缩短了资金回收期,瞬时集热效率达到42%,在太阳辐射照度为850 W/m~2的情况下可将水加热至43℃.结论利用毛细管增加工质与集热器的接触面积以及水泥砂浆的蓄热能力使得新型板式换热器的集热效率和集热时间得到提高,并且集热器制作成本的下降也对推广太阳能产业发展具有重要意义.     

流量对平板太阳能集热器热性能的影响

对太阳能集热器热性能的测试方法以及流量对平板太阳能集热器集热效率的影响进行实验研究,通过测量集热器在流量为0.01、0.02、…、0.10kg/s的工况下集热器进出口温度,计算太阳能集热器集热效率,同时根据实验值推导集热器热转移因子以及总热损系数在不同流量下的值,观察集热器效率、热转移因子及总热损系数随流量的变化趋势.通过热转移因子、总热损系数分别对流量进行拟合回归,建立关于流量的集热器效率方程式.结果表明,建立的集热器效率方程可以很好地反映出不同流量工况下集热器效率的变化趋势且能得到一定条件下集热器最佳性能的流量.     

太阳能双效集热器流道结构优化数值模拟研究

双效集热器通过吸收太阳辐照能对低温的水和空气进行加热,实现太阳能的综合利用.为提高集热器的工作效率,提出一种翅片-挡板式换热流道,利用CFD技术模拟适用于空气/水双工质循环的高效换热结构,并通过温度分布云图对比分析换热结构在空气集热模式、水集热模式、空气-水复合集热模式下的传热特性.太阳辐照度800 W/m2,空气流量0.012 kg/s,水流量0.036 kg/s的模拟工况下,翅片-挡板式集热器的空气集热效率达到55.39％,相比单一的翅片式流道效率提升2.26％;增设的挡板式结构对水集热过程没有明显影响,但空气-水复合集热模式下翅片-挡板式流道空气出口温度更高,集热器的综合集热效率得到进一步提升.     

三角形变截面流道单相传热与阻力特性的实验研究

设计并搭建了单流道单相传热与流动实验装置,对变截面流道进行了强制对流传热与阻力特性实验研究.通过实验方法比较了不同孔错开间距对变截面流道传热与阻力性能的影响,得到了变截面流道传热因子j、阻力因子f与Re数的关系.实验结果表明:在冷态条件下,不同进口温度对阻力因子的影响很小,这一结论在恒热流密度下同样体现出来;在恒热流密度下,前后排孔镨开间距最大的变截面流道(TC1)阻力较大,但其传热性能最优;传热因子j与阻力因子f随着Re数的增大而减小,随着孔错开间距的增大而增大.     

平板集热器冬季高流速运行数值模拟研究

针对平板集热器(FPSC)冬季热水收集温度不足等问题提出高流速运行方案,以期提高系统的集热性能以及全年利用率.通过CFD技术数值模拟FPSC系统在不同流速工况下(0.02～0.15 kg/s)各组件温度的变化情况,计算系统的集热效率,结合温度云图对比高流速运行的优势.结果显示,高流速运行能够减少集热损失,具有更佳的集热性能.     

低温烟气余热发电实验系统设计及性能

采用R123为工质,以热风炉产生的烟气模拟工业炉排放的烟气作为实验热源,通过设计和搭建基于有机朗肯循环的余热发电系统实验台,研究膨胀机输出功率、系统热效率以及效率随系统状态参数的变化规律。实验结果表明:膨胀机输出功率随蒸发压力和热源温度的升高而增大,实验条件下的最大输出功率为645 W。系统热效率随工质蒸发压力的升高而增大,最大热效率为8.5%。系统效率随蒸发压力和热源温度的升高而增大,实验条件下的最大效率为3.5%。工质过热度的提高不利于提升系统的综合性能。     

微通道太阳能平板集热器的集热性能试验

为进一步提高传统太阳能平板集热器的集热性能,对一种自主设计的新型微通道太阳能平板集热器进行探究.通过采用矩形微通道吸热板结构,减小传统流道的截面面积及增加吸热板与循环工质的热传导面积,使流体吸收热能的时间延长,并提高总的传热量.同时,对该集热器在山西省某农村住宅供暖系统进行试验测试.试验结果表明:在冬季晴朗天气的典型工况下,微通道太阳能平板集热器日平均集热效率为63.6%,最高集热效率可达80.4%,系统平均能效比为16.1,单块集热板平均热损失为233.3 W,且集中在顶部;下进上出流动形式的瞬时效率较高,热损失较小.     

R410A充注量对直膨式太阳能热泵热水器性能的影响

基于太阳能集热/蒸发器和冷凝器的分布参数均相流动模型、压缩机和电子膨胀阀的集总参数模型和系统制冷剂充注量模型,编制了以R410A为工质的直膨式太阳能热泵热水器系统性能模拟程序.在集热器出口过热度维持不变的条件下,计算了不同充注量下系统热性能参数,分析了充注量变化对系统热性能的影响特性.结果表明：随着制冷剂充注量的不断增加,蒸发压力和加热时间逐渐减小,压缩机瞬时功率和集热器集热效率逐渐增大;而且,制冷剂充注量的变化对冷凝压力和系统性能系数(COP)的影响很小.     

太阳能增压喷射制冷系统能量分析与㶲分析

为探索太阳能增压喷射制冷系统性能进一步提高的方向和方法,本文建立了系统的能量模型与?模型,对系统的热力学性能进行了计算分析。本文采用R245fa为工质进行计算分析,结果表明:系统机械性能系数随着压缩机压比的增大先增大后减小,压比为1.45时达到最优值,热性能系数与?效率随着压比增大而增大;系统的机械性能系数随着发生温度的升高,先增大后减小,当发生温度为79 ℃时,达到最优值9.13,热性能系数与?效率随着发生温度升高而增大;冷凝温度升高时,机械性能系数、热性能系数与?效率均减小;蒸发温度升高时,机械性能系数和热性能增大,而?效率减小。系统中?损失最大的部件是集热器和喷射器。因此,采用合理的运行参数、提高集热效率和喷射器性能是提升系统性能的关键。     

烧结冷却废气余热有机朗肯循环发电系统性能分析

以烧结矿环冷机末端出口流量为7.6×105 m~3/h、平均温度为170℃的冷却废气为研究对象,基于低温余热有机朗肯循环系统,采用R123,R245fa和R600作为循环有机工质,研究工质蒸发温度、过热度和冷凝温度对系统性能的影响。研究结果表明:系统净输出功率和总的不可逆损失随工质蒸发温度、过热度和冷凝温度的增大而逐渐减小;系统热效率随蒸发温度增大而增大,而随冷凝温度增大而减小,工质过热度增大对系统热效率的影响不大;当系统操作工况一定时,工质R600的净输出功率最大,而工质R123的系统热效率最高,且总不可逆损失最小;在实际操作过程中,为了获得较大系统净输出功率,应选择R600作为循环有机工质,设定蒸发器出口工质为饱和蒸汽状态,并采用较低的工质冷凝温度。     

聚光条件下纳米流体非均匀集热特性分析

研究了一种采用纳米流体直接吸收太阳辐射的聚光型中温集热器.建立了纳米流体集热过程能量传递和聚光器辐射热流分布的数学模型,测试了添加不同质量分数纳米颗粒的Cu O-导热油纳米流体的吸光系数,进而对非均匀聚光条件下纳米流体直接吸收式集热器(NDASC)特性进行了CFD模拟.分析了40~150℃范围内不同纳米颗粒质量分数对NDASC管内温度分布和集热效率的影响规律.结果表明:NDASC集热管周向温差明显低于传统间接吸收式集热器,但随着纳米颗粒质量分数的提高,纳米流体吸光系数增大,管内温度分布的不均匀性加剧;集热效率则随纳米颗粒质量分数的增大呈现先升后降的趋势,得出了集热性能最佳的纳米颗粒质量分数范围.     

非均匀流量分布下太阳能平板集热器的热性能分析模型

分析了非均匀流量分布下太阳能平板集热器的传热过程,建立并求解了相应的数学模型.通过该模型计算得到的集热器各支管出口温度与实验结果相符,验证了其正确性.利用该模型分析了假想的4种流量分布下太阳能平板集热器热性能,计算结果显示,非均匀流量分布的集热器热转移因子和集热器瞬时效率都比均匀流量分布低,最大降低幅度分别可达12.6%和10.5%.流量非均匀分布时各支管的肋片宽度、肋效率、效率因子、热转移因子和工质出口温度都不相等,稳态时集热器瞬时效率与归一化温差仍然成线性关系.     

太阳能中央热水系统节能控制算法的设计与实现

通过实验方法获得平板集热器的效率随自身温度的变化规律及其能量平衡温度,并以此为依据,分析了传统太阳能集热器热循环控制方式存在的不足;提出以集热板的温升速率和太阳能辐照度来简化评估集热器集热效率的方法;给出了对太阳能集热器控制算法的优化方案和控制流程.实验数据表明:优化后集热器的集热效率随太阳辐照度的变化明显变小,太阳能的利用率得到明显提高.     

复合型空气-水太阳集热器热性能研究及影响因素分析

对研制的一种复合型空气-水太阳集热器建立数学模型并进行冬季空气采暖集热效率模拟.对比分析了立面90°和坡屋面45°两种安装倾角在不同工况下集热器的热性能,研究了循环介质质量流量及太阳辐射强度等因素对集热器集热效率和出口温度的影响.     

太阳能中央热水系统节能控制算法的设计与实现

通过实验方法获得平板集热器的效率随自身温度的变化规律及其能量平衡温度,并以此为依据,分析了传统太阳能集热器热循环控制方式存在的不足;提出以集热板的温升速率和太阳能辐照度来简化评估集热器集热效率的方法;给出了对太阳能集热器控制算法的优化方案和控制流程.实验数据表明:优化后集热器的集热效率随太阳辐照度的变化明显变小,太阳能的利用率得到明显提高.     

低截取比CPC空气集热器及其性能试验研究

为实现太阳能空气集热器的高效利用,设计了一种采用低截取比CPC作为聚光器的空气集热器.基于晴天和多云工况下对该CPC空气集热器的热性能进行测试.结果表明,在晴天无云的天气条件下,集热器最大出口温度可达200℃,平均集热效率达到0.3;在多云天气下,集热器最大出口温度达到170℃,CPC集热器表现出良好的集热性能.通过计算发现降低截取比对聚光比影响甚微,但可有效减少CPC反射板材料从而降低成本.     

太阳能集热器效率的分析与计算

本文用热力学基本定理分析了太阳能集热器进口温度和流量对其(火用)效率的影响;提出了全天最佳进口温度和全天最大(火用)效率的概念并结合实例作了计算.     

太阳能增压喷射制冷系统能量分析与(火用)分析

为探索太阳能增压喷射制冷系统性能进一步提高的方向和方法,建立了系统的能量模型与(火用)模型,对系统的热力学性能进行了计算分析。采用R245fa为工质进行计算分析。结果表明:系统机械性能系数随着压缩机压比的增大呈先增大后减小的趋势,压比为1.45时达到最优值,热性能系数与(火用)效率随着压比增大而增大;系统的机械性能系数随着发生温度的升高呈先增大后减小的趋势,当发生温度为79℃时,达到最优值9.13,热性能系数与(火用)效率随着发生温度的升高而增大;冷凝温度升高时,机械性能系数、热性能系数与(火用)效率均减小;蒸发温度升高时,机械性能系数和热性能增大,而(火用)效率减小。系统中(火用)损失最大的部件是集热器和喷射器。因此,采用合理的运行参数、提高集热效率和喷射器性能是提升系统性能的关键。