热管式真空集热管及其太阳集热器的研究与应用

详细介绍了我国现有热管式真空集热管及其太阳集热器的基本结构及研究状况,特别介绍了CPC型热管真空管太阳集热器。对热管真空管型太阳集热器在各种场合的应用做了分类介绍。最后指出热管真空管型太阳集热器及与建筑结合的太阳集热系统是未来太阳能热水利用发展的重要方向。     

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．     

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。     

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.     

一种新型的瓷-铝复合太阳能板

研发了一种新型高效的瓷-铝复合太阳能板,由铝合金基体板、导流汇集管和纳米结构吸热涂层等组成。铝合金基体板为循环管与曲翅板集成化一体结构,采用6063耐蚀铝合金通过型材挤出机一次挤制成型;循环管和导流汇集管内壁涂覆厌水涂层,防止管道吸附水垢,增强耐蚀性能;将黑瓷粉、消光剂和树脂结合剂等原料粉末合成纳米黑瓷复合粉料,通过静电喷涂和高温固化工艺制成纳米结构吸热涂层,阳光吸收率高达0.96。实验结果表明,纳米结构吸热涂层热稳定性好,阳光长期照射下不会导致吸热涂层剥落;集成化结构的瓷-铝复合太阳能板导热性能优良,导热效率高达0.98;瓷-铝复合太阳能集热器的热效率约为43.6%,高于传统的太阳能集热器,制造成本比传统太阳能集热器平均低约14%。瓷-铝复合太阳能集热器在成本、寿命和效率方面更具优势,可用于建造大面积太阳能集热系统,能够满足当前太阳能产业发展的需要,具有良好的经济和社会效益,推广应用前景广阔。     

全玻璃热管真空太阳集热管的自动化热性能测试系统的研发

根据国家新颁布的全玻璃热管真空太阳集热管国家标准,提出了一种全玻璃热管真空太阳集热管的自动化热性能测试系统,系统通过测试平台和传感器等硬件部分采集测试数据,由上位机软件部分自动处理数据和计算测试结果.该系统实现自动化测试,提高测试效率和准确度,具有实际的应用意义.     

清华大学电子工程系系办产业的发展

改革开放以来 ,在国家有关部门及学校的领导和支持下 ,清华大学电子工程系的系办产业从无到有 ,从小到大 ;以技术创新为企业的核心 ,有力地促进了科研成果的转化 ;创造出了产、学、研相结合的企业发展模式 ;目前正在向现代化企业迈进。北京清华阳光能源股份公司是以“晒乐”牌全玻璃真空太阳集热管和“清华阳光”牌真空管太阳集热器、热水器为主导产品的优秀高新技术企业。2 0世纪 70年代末 ,清华大学电子工程系确定了可靠性强、成本低的全玻璃真空太阳集热管的研究课题 ,电子工程系殷志强教授研究开发出中国第一支新型的全玻璃真空太阳集热…     

双元工质太阳能喷射制冷空调系统集热器

用设计工况性价比评价集热器在太阳能制冷系统中的性能时，通常没有考虑系统运行时气象参数变化的影响．在不同气象条件下，对5种集热器构成的双元工质制冷系统性价比进行了排序对比，并以太原地区为例．对设计气象条件与寿命期气象条件下太阳能制冷系统集热器的热性能及经济性进行了分析，结果表明，气象参数变化时，各种集热器构成的制冷系统性价比排序也随之变化．这说明采用气象条件特定的设计工况性价比评价集热器不合理，综合考虑寿命期气象条件的寿命期性价比更全面，在太原地区，双层盖板平板集热器用于太阳能喷射制冷系统，寿命期性价比最优；热性能最优的CPC集热器在相同制冷量下，所需集热面积最小，为双层盖板集热器的58．6％，减少了安装空间．     

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.     

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.     

真空管太阳热水器管横置与斜置的比较(3)——管横置与斜置时热水器能量收益的比较

提出了全玻璃真空太阳集热管横置与斜置的分析模型,并对两种放置下的入射乘积因子、单管能量采集进行了比较分析,得到了一些有益的结论.     

太阳能热水器内部流动性能正交模拟

研究全玻璃真空管式太阳能热水装置内部的流动性能,分别针对有无反光板和具有不同长径比、倾斜角度以及集热管插管深的直流全玻璃真空管式太阳能热水器进行仿真模拟,以不同进口温度、质量流量以及输入热流模拟热水器的各种试验工况。采用正交试验效应计算方法,定量分析对集热管内循环流速、停滞区比值、漩涡数等流场指标起主要影响作用的因素。结果表明:对集热管内循环流速影响最大的是集热管下表面热流(约占绝对效应总和的26%)以及水箱入口温度(24%)。对集热管内停滞区比值影响最大的是集热管下表面热流,占25%,其次为集热管偏离垂直方向的角度,占15%。水箱入口初温和集热管长径比是对集热管内漩涡数影响最大的2个因素,分别占绝对总效应的36%和29%。因此等权重衡量各因素对集热器3个流场指标的影响差异,未来热水器结构改进的方向渐次为:增加反光板,减小长径比,降低入口温度,增加入口质量流速,增大倾斜角度,增加选择性吸收涂层吸收比,进而增加上表面热流,最后减小集热管插入深度。     

一种新型户式太阳能空调系统

提出了一种新型户式太阳能空调系统,该系统采用双筒式单效溴化锂吸收式制冷机作为制冷设备,使用真空管热管太阳能集热器集热驱动.在这个空调系统中,集热器的热管直接加热发生器中的溴化锂溶液,发生-冷凝器采用新型内外式结构.通过这些措施,实际提高系统的换热效率,减少热损失,降低成本.通过热力计算得到,122 m2左右的集热面积即可提供240 m2复式住宅24 h空调冷量并可提供生活用热水.图5,表1,参8.     

真空太阳集热管的入射乘积因子

为了简化真空太阳集热管能量采集的计算，提出了真空太阳集热管入射乘积因子的概念．描述了入射乘积因子的分布特点，并以北京为例，计算了真空太阳集热管采集的能量．指出了入射乘积因子在真空管式太阳热水器中的使用方法．     

Solar-driven high-temperature steam generation at ambient pressure

This paper demonstrates a facile solar steam generator for the generation of high-temperature steam at ambient pressure. The steam generator consists of a coiled copper tube(CCT) that serves as both solar collector and vapor heater. Both the inner and outer surfaces of the CCT are coated with black superhydrophobic copper oxide layer to improve the solar absorption, and such superhydrophobic layer prevents the condensation and clogging of water vapor during the heating process. Solar vapor is generated at the inlet of CCT through interfacial evaporation and subsequently heated inside the CCT as the vapor travels from the inlet to the outlet. By employing this approach, steam temperature that exceeds 100℃ under 1-sun illumination is demonstrated. Furthermore,steam temperature could reach as high as 250℃ under 10-sun illumination at ambient pressure. Successful sterilization experiment was also performed in this work to demonstrate the potential application of the high temperature steam generated. Such demonstrated approach helps open up the potential usage of solar-driven interfacial evaporation in applications that involve high-temperature steam, including medical sterilization,chemical manufacturing and food processing.     

全玻璃真空管太阳能热水器的季节性能

采用商业软件Fluent建立了全玻璃真空集太阳能热水器流场和温度场的计算模型,并引入使用者定义函数(UDF)分析了全玻璃真空管太阳能热水器四季的性能.考虑了太阳的日运动和季节性运动对太阳入射角和投射在真空管集热器上的太阳辐射量的影响.通过与实验对比,发现数值模拟结果与实验结果具有较好的拟合性.结果表明:水温夏季升高速率快,冬季速率慢,同时在春季、夏季和秋季,热水输出足以满足生活用热水的需求.该结果可作为继续研究设计冬季里产生较高温度热水的新系统的基础.     

水垢对全玻璃真空太阳热水器热性能影响的研究

按不同的使用时间分别抽取郑州在用全玻璃真空太阳热水器真空集热管,通过对水垢厚度和热性能进行测试,结果表明,全玻璃真空太阳热水器,在使用的前24个月内,水垢厚度生成比较快,超过24个月,水垢生成速度减缓;全玻璃真空太阳热水器在使用18个月后应进行除垢,以恢复全玻璃真空太阳集热管的吸热性能.这项研究为全玻璃真空太阳热水器使用及保养提供了有益的参考.     

真空管热水器的非称态效率方法与参数

导出了真空管太阳能热水器的非稳态效率方程，讨论了真空集热管的物性参数，热水器的结构，反射板对非稳定效率方程的影响，给出了有效透过吸收积计算表达式，根据所讨论的结果模拟了在不同环境温度下散热系数随工质平均温度与环境温度差的变化，最终模拟限一种虹吸式真空管太阳能热水器的非稳态效率方程，与实验得出的非稳态效率议程基本吻合。     

环境参数对PTR70真空集热管外壁面温度的影响

为了利用玻璃管外壁面温度判别集热管真空,考虑集热管的传热平衡,推导出玻璃管外壁面温度与集热管热损失的关系表达式,结合PTR70真空集热管实验拟合关联式,确定不同环境风速、环境温度、太阳辐射强度以及管内循环工质温度下,PTR70真空集热管处于良好运行状态时的玻璃管外壁面温度范围.结果表明:环境变化仅改变玻璃管外壁面温度,对集热管热损失的影响相对较小.随着环境风速的增大,玻璃管外壁面温度先是急剧减小,然后趋于平缓；随着环境温度的升高,玻璃管外壁面温度呈线性升高；太阳辐射强度的变化对玻璃管外壁面温度几乎没有影响.工质温度是影响PTR70真空集热管热损失的最主要因素,玻璃管外壁面温度和集热管热损失都随工质温度的升高而增大,且增幅越来越大.