太阳能供暖系统用即热式蓄热水箱热工性能的试验研究

针对太阳能供暖系统早上集热器启动后,蓄热水箱升温慢导致太阳能供暖不及时的缺点,研发了一种即热式蓄热水箱。水箱工程应用的试验研究结果表明:在太阳能-空气源热泵复合地板辐射供暖系统中采用这种即热式蓄热水箱,早上集热器启动后,地暖供水温度可快速升温至设计值,达到即热的效果,从而减少辅助热源的使用;室外气温是影响集热器启动时间和地暖供水温升速率的重要因素;在晴天和多云天气集热器运行期间,系统可以依靠太阳能而不使用辅助热源为房间供暖,维持室温在15～22℃.     

非晶硅薄膜太阳能电池热模型的模拟与实验研究

为了研究柔性非晶硅薄膜太阳能电池(a-Si PV)在晴和多云天气下的温度值,基于能量守恒法建立了a-Si PV的光热模型,考察了各部分参数取值,编写了微分方程的求解程序,并设计研制了一套实验模型进行验证.实验结果表明:a-Si PV电池的温度受日照辐射强度的影响最为显著;安装角度和环境温度也在一定程度上影响a-Si PV的温度值;晴天时的温差大于多云天气下的温差.实测值与模拟值对比表明:该模型可以准确模拟PV温度在晴和多云天气下的变化;数值结果与实验结果最大差值为3.9°C,主要原因是多云天气日照辐射强度的波动性和PV材料热容引起的热响应时滞.建立的a-Si PV热模型考虑了主要的影响因素,可较为准确地得到在晴和多云天气下的温度变化.     

新型太阳能空气集热器性能研究及供暖测试

太阳能作为清洁可再生能源在供暖领域得到越来越多的应用,集热器作为太阳能热利用的核心部件在供暖方面发挥了重要作用。为了获得新型双通真空管太阳能空气集热器热性能,通过搭建测试平台对其进行试验研究。试验结果表明：新型双通真空管太阳能空气集热器,热性能较优,集热器平均瞬时集热效率为66.7%,与普通空气集热器相比,效率更高;集热器热损较小,最大为2.092 W/（m2·℃）。基于该集热器组成太阳能+电加热联合采暖系统,并对不同天气条件下单独采用该集热器的太阳能供暖系统的运行效果进行初步测试分析,结果表明:单独使用该集热器进行供暖的房间,当太阳辐照强度持续大于250 W/m2,集热器出风温度高于30 ℃,室内温度高于16 ℃的时长可达6～7小时,可满足白天大部分时间段供暖需求,供暖效果较优。研究结果可为太阳能空气集热器供暖系统在农村地区的应用及推广提供参考。     

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.     

户用光伏交流冰箱系统的性能研究

针对昆明地区户用光伏交流冰箱系统的工作特性进行了实验研究,在不同天气条件下对所构建的系统性能进行了测试,测试结果表明,该系统冰箱的冷冻室最低温度可达-22℃,冷藏室温度为0~7℃,在晴天和多云天气情况下,系统带3kg水时制冷系数COP分别为0.08、0.05,系统带8kg负载时制冷系数COP分别为0.28、0.23;在阴雨天气情况下,蓄电池单独向系统供电可保证系统连续工作3d.该光伏冰箱系统在昆明地区运行稳定,并为户用光伏交流冰箱系统性能的进一步优化提供了依据.     

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.     

两级双溶液除湿系统性能研究

建立了两级双溶液除湿系统,其核心部件是采用氯化钙溶液预处理空气的第1级除湿器和采用氯化锂溶液的第2级除湿器,并利用数学模型对其除湿效果进行计算.结果表明:与采用氯化钙和氯化锂混合溶液(CELD,氯化钙与氯化锂质量比1:1)的系统相比,双溶液除湿系统的除湿效果更佳且能量利用率更高;在温度30℃、绝对湿度16.2 g/kg的工况下,双溶液除湿系统能够使空气的绝对湿度降至7.93 g/kg,系统的热力性能系数(COP)达到1.08;若采用太阳能驱动系统,当集热器出口的热水温度为87℃时,该系统性能最佳,COP值达到1.08;当热水温度为75℃时,基于太阳辐射的COP最高,其值为0.51.     

一种分仓真空管太阳能热水器运行特性实验研究

对一种分仓真空管太阳能热水器在晴天和多云天两种典型天气条件下进行了实验测试与分析,并与常规真空管太阳能热水器测试对比.结果显示无论是在晴天还是在多云天气下,分仓真空管太阳能热水器三个仓在当天运行条件下温度分层都比常规真空管太阳能热水器的明显,顶部和中部水温相差不大,但与底部水温相差较大.每个仓底部存在冷水区,但高温仓内的较明显.夜间温降期间,低温仓温度分层最严重,高温仓底部水温有明显的先升温后平缓的趋势.     

一种CPC型热管式太阳能集热器的实验研究

将复合抛物面聚光器（CPC）和热管平板式集热器相结合，研究了一种以平面形吸热板为接收器的CPC型热管式太阳能集热器．采用碘钨灯模拟太阳光辐射，在不同辐射强度下，对CPC型热管式太阳能集热器和普通热管平板式太阳能集热器的集热温度、瞬时效率、平均效率及平均热损系数等热性能进行了对比实验研究．研究结果表明：与普通热管平板式太阳能集热器相比，CPC型热管式太阳能集热器不但提高了集热温度和集热效率，而且降低了热损失．这一研究结果为太阳能集热器的进一步发展提供了有意义的参考．     

全玻璃真空管太阳能水蒸气集热系统实验研究

设计了一种使用全真空玻璃集热管、简化CPC(非追踪式复合抛物线聚光板)集热板和金属换热套管组合的中温太阳能水蒸气集热系统.系统由60个集热单元串联而成,每个集热单元包括简化CPC集热板、全真空玻璃集热管和换热套管三部分,在全真空玻璃集热管和换热套管之间填充了一种高导热性能固液混合型导热介质增强其导热性能.研究了系统的集热性能和天气条件、集热单元级数等不同工况对系统集热性能的影响.实验结果表明:该系统能够获得200℃的高温蒸汽,集热效率达到0.332,表现出优异的集热性能,是一种有工业应用前景的太阳能水蒸气集热器,为将该高温太阳能集热器用于更广阔的领域提供了设计基础.     

交叉V型吸热板-底板太阳能空气集热器热性能的数值模拟

应用太阳载荷模型,利用FLUENT软件对九个交叉V型吸热板-底板太阳能空气集热器进行了数值模拟,得到集热器的热效率、出口温度、热损和吸热板温度,并对其进行了对比分析,发现集热器的热效率随着空气流道高度的增大而减小,热损失、吸热板温度和出口温度随着空气流道高度的增大而增大,最大效率为34.60%,最高出口温度为355.13 K.     

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.     

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.     

折流板型太阳能干燥装置的性能分析

研究由折流板型太阳能空气集热器和干燥箱组成的太阳能干燥装置的集热效果和最佳连接方式。结果表明,在西安夏季晴天时,集热器出口最高温度和平均温度分别为82.10℃和72.89℃,其最高效率和平均效率分别达到76.18%和71.32%。提出了评价集热器与干燥器连接效能的方法,并通过对4组试验情况的对比,得到当干燥装置采用机械对流时,集热器与干燥箱的最佳连接方式是机械对流循环且气体上进下出。     

福清市冬春季温室大棚小气候变化规律研究

利用福清市绿丰农业发展有限公司温室大棚基地2016年1~5月大棚内外逐小时的温度、湿度资料和大棚外逐日的降水、日照资料,分析了温室大棚春、冬两季晴天、多云、阴天、阴雨天四种天气类型下棚内外温度、湿度的日变化规律和棚内外温湿度定量关系。结果表明,(1)春、冬两季不同天气类型下,棚内平均温度全天基本高于棚外,棚内气温日变化幅度大于棚外,棚内最低气温出现在6时左右,最高气温出现在14时前后;棚内湿度全天总体大于棚外,夜间大于白天,14时前后达到最小,湿度差中午前后相对较大。(2)春、冬两季棚内平均温度总体高于或接近棚外,4~5月棚内最低温度低于棚外。春季棚内外各天气型的平均温度和最高温度差值均以3月最大,两季棚内外最高温度差值和冬季平均温度差值基本按照晴天、多云、阴天、阴雨天的顺序依次降低,各天气类型下棚内外最低温度相差较小。(3)春、冬两季棚内平均相对湿度总体高于棚外,4~5月棚内最低湿度多低于棚外。春季各天气类型的平均湿度差值和阴天的最低湿度差值以3月为最大,冬季2月平均相对湿度、最低湿度的棚内外差值除阴雨天不超过5%以外,其余天气类型差值基本都在10%以上。     

蛇形通路平板太阳能空气集热-干燥装置的性能分析

利用自行设计的包括蛇形通路太阳能空气集热器、干燥箱、控制系统、鼓风机等的整套装置,在西安地理和气候环境下于不同设定温度下进行实际控制和测试,以及集热器的光热转化效率的分析。结果表明:该装置控制系统稳定性好,温度控制精确;蛇形通路的平板型太阳能空气集热器的光热转化效率较高,在设定干燥箱温度值为60℃情况下,两小时内其光热转化效率达到74.32%,可望用于实际物料的干燥。     

集热器对太阳能喷射制冷系统性能的影响

采用寿命期性价比对单、双层盖板平板集热器、全玻璃管、热管真空管及CPC聚焦型集热器对喷射式制冷系统的性能影响进行了评价,并与采用设计工况性价比指标的评价结果进行对比分析。结果表明,寿命期性价比评价指标考虑了太阳辐射与气温变化,比设计工况性价比评价指标更全面、更符合实际情况;双层盖板平板集热器用于太阳能喷射式制冷系统,寿命期性价比最优;CPC聚焦型太阳能集热器热性能最优,在相同制冷量下,所需集热面积最小,可节省安装空间。     

等离激元Au纳米流体集热器性能研究

为了探究含有Au纳米流体的二维太阳能体吸收式集热器的性能,采用控制容积法数值求解了太阳能集热器内部的温度分布,将集热器出口平均温度作为温升的衡量标准,分析了影响集热器温升和效率的主要因素。研究结果表明:集热器内光谱强度在Au等离激元共振波长(500nm左右)处大幅衰减,证明了金属表面等离激元共振效应可大幅强化光谱吸收特性;集热器内光谱辐射吸收程度影响集热器温度分布,从而影响集热器温升和效率;采用纯水作为工作流体时集热器效率仅39.99%,添加Au纳米粒子比添加Ag纳米粒子具有更高的集热器效率,可达78.75%;流体流速主要影响集热器温升,集热器高度主要影响集热器效率;当流速为0.1m/s时可获得最大集热器温升36.63℃,集热器高度为2.5cm时可获得最高效率82.98%;粒径和集热器长度对集热器温升和效率影响均不大。     

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．     

一种新型多效内回热式太阳能海水淡化装置

设计建造了一台具有三效回热性能的紧凑式小型太阳能海水淡化装置,在稳态和实际天气条件下对装置的性能进行了测试.该装置的蒸馏系统采用了多级降膜蒸发及降膜凝结技术,使其中大部分蒸气潜热及部分盐水的显热得到了多次重复利用.实验测试表明,当系统在稳态温度70～75 ℃附近运行时,其性能系数可达2.0左右,在晴朗天气下,实际每平方米太阳能集热器的产水量可达10 kg.