基于太阳能的原油储罐加热系统数值模拟

分析基于太阳能的原油储罐加热系统的应用前景.分析其传热过程,建立基于太阳能的原油储罐加热系统数学模型,将太阳能简化为集热板平面的温度分布,利用CFD软件对其进行数值模拟.研究结果表明:(1)由于水温分布的不均匀性造成的密度差成为水由水箱流向储罐内输水管进行流动加热原油的动力.(2)经长时间加热,原油储罐内的温度有所提升...     

基于不同动态负荷的太阳能辅助地源热泵系统供暖特性研究

建立了太阳能辅助地源热泵系统(SAGSHPS)动态仿真模型,基于间歇负荷1(8:00-20:00末端开启)、间歇负荷2(18:00-次日7:00末端开启)和连续负荷(末端全天24h开启)条件,对大连地区SAGSHPS在整个供暖期内的运行过程分别进行逐时动态仿真,分析了3种典型动态负荷下SAGSHPS的运行特性.结果表明:冬季最冷日内不同负荷下,系统供暖运行方式不同.间歇负荷1下系统以地源热泵(GSHP)和太阳能热泵(SHP)交替供暖;间歇负荷2下系统以地源热泵供暖为主,只在入夜初期辅以太阳能热泵供暖;连续负荷下系统白天以太阳能热泵供暖,夜间以地源热泵供暖.整个供暖期内,蒸发器入口温度对热泵机组性能系数的影响高于对系统性能系数的影响;对于太阳能、地热能和电能对热负荷的贡献比例而言,蒸发器入口温度越高,太阳能对热负荷的贡献比例越大,地热能的贡献比例越小,而电能的贡献比例变化不明显.     

非直膨式太阳能水源热泵地板辐射采暖实验系统研究

为解决太阳能供热系统间歇性和不稳定性的问题,对以水源热泵作为辅助热源,以热管式真空管太阳能集热系统为主要热源形式,以地板辐射采暖系统为末端装置的太阳能-水源复合热泵地板辐射供暖系统进行研究。分析该系统在不同工况运行原理的前提下,建立系统性能系数的数学模型。分析了集热器进出口温度、水箱平均温度、地板采暖系统进出口温度和热泵蒸发温度对系统供热性能的影响。提出此系统的运行策略和控制方案,为该系统的设计和运行控制提供了依据。     

太阳能季节性蓄热系统的应用研究

针对严寒地区农户、别墅独栋建筑,探索太阳能跨季节储热技术,在冬季供暖中的应用。设计方案从太阳能的年辐射量入手,分析了太阳能夏季可以提供的热量、以及建筑物冬季消耗的热量。提出太阳能存储、直接内供暖的方案,考虑到节省初投资的因素,为了减少造价,提出了太阳能结合水源热泵系统的供暖方案,以及太阳能结合空气能热泵的供暖方案。考虑了节能效率与运行费用的影响因素,该研究对采用太阳能复合热泵采暖具有一定的指导意义。     

太原日报社新闻大楼蓄能系统的改造

冬季供暖系统采用的是电热锅炉。为了利用电网的分时电价差以节省运行费用,太原日报社新闻大楼的电锅炉只在夜间用电低谷时段运行,将热水储存于三个水箱中(共有四个水箱)供白天大楼里各房间采暖,但夏季空调系统却没有利用水箱蓄冷。在原有蓄热水的基础上,提出了夏季蓄冷的改造方案。根据现有设备的情况和对多种水蓄冷系统进行比较。本着投资小、蓄冷量大、系统简单和操作方便的原则,确定采用自然分层的水蓄冷方案。该方案在满足用户冷负荷的需求下,一个夏季可节省运行费27 022.8元。     

相变蓄热水箱蓄热性能数值模拟研究

在封闭静止的蓄热水箱中添加相变材料可以增加水箱热容量、延长水箱升温时间。分别建立了有、无相变单元蓄热水箱的物理模型,利用有限体积分析法对蓄热水箱加热过程进行数值模拟,探讨了封闭水箱加热过程中相变单元的熔化规律和相变单元对水箱温升的影响规律。研究结果表明相对于纯水蓄热水箱,当蓄热水箱中加入占水箱容积9.05%(体积分数)的相变单元、其平均温升29 K时,蓄热水箱的整体热容量提高了25.58%,加热时间延长了1 100 s;蓄热水箱内只在垂直方向上存在热分层,导致含有相变单元的蓄热水箱较高位置处的相变单元先熔化,降低了较高位置处水的温升速率,使得相变蓄热水箱和纯水蓄热水箱的热分层剧烈程度存在差别;以最大温差值作为判断水箱热分层剧烈程度的依据,不同加热功率下相变蓄热水箱的热分层特征变化规律大致相同,但加热功率越大,热分层现象越剧烈。     

Operation Performance of Central Solar Heating System with Seasonal Storage Water Tank in Harbin

This paper presented a preliminary research on the central solar heating system with seasonal stor-age(CSHSSS)used in cold climate in China.A mathematical model of the solar energy seasonal storage water tank used in the central solar heating system was firstly developed based on energy conservation.This was fol-lowed by the simulation of the CSHSSS used in a two-floor villa in Harbin,and analysis of the impacts on storage water temperature of tank volume,solar collector area,tank burial depth,insulation thickness around the tank,etc.The results show there is a relatively economical tank volume to optimize the system efficiency,which de-creases with increasing tank volume at the constant collector area,and increases with increasing collector area at the constant tank volume.Furthermore,the insulation thickness has obvious effect on avoiding heat loss,while the tank burial depth doesn't.In addition-the relationship between the solar collector efficiency and storage wa-ter temperature is also obtained,it decreases quickly with increasing storing water temperature,and then in-creases slowly after starting space heating system.These may be helpful for relevant design and optimization in cold climates in China and all over the world.     

石蜡/膨胀石墨复合相变材料耦合热管电池热管理性能研究

为了改善相变材料用于电池热管理导热率较低的问题,制备了不同含量的石蜡(paraffin, PA)-膨胀石墨(expanded graphite, EG)复合相变材料,在相变储能单元中使用PA-EG复合相变材料包裹热源并耦合热管增强其散热能力。使用方形发热源模拟高密度能量电池充放电时的发热,在不同发热功率下探究不同EG含量的PA-EG复合相变材料耦合热管的热管理性能。实验结果表明：发热功率较低时,各相变材料热管理性能相当,发热功率较高时,更高的EG含量将带来更高的导热率以及更好的热管理效果。在EG含量为5%时,PA-EG复合相变材料导热率可提高至纯石蜡的6.36倍,实验中最大降温幅度可达7.6%,相变储能单元中温差峰值为纯石蜡散热系统温差峰值的37.7%。当EG含量较低时,PA-EG复合相变材料未熔融时呈现固态,导热率呈现各向同性,但当PA熔融后,PA-EG复合相变材料总体呈现液态,出现较强的自然对流换热,将导致储能单元内温度分布不均,容易导致电池表面温度不均产生应力,因此EG含量不宜低于5%。     

太阳能在游泳馆供热中的应用

太阳能资源是可再生资源，对此的合理利用是解决世界常规能源日趋的有效途径。但是太阳能的利用有一定的局限性，必须结合当地的具体情况，采用合理的系统形式，并需要和传统资源有机结合方可达到比较满意的结果，以太阳能在游泳馆供热的应用实例，指出合理地布置集热器，采用储热水箱、辅助热源及可靠的自控是设计中应该特别注意的地方。太阳能在一定程度上完全可以替代常规能源，其节能效果显著，日常运行经济，也有效地保护了环境。     

含球形相变胶囊的混合储能水箱特性模拟研究

储能水箱是在太阳能光利用过程中的重要元件,是协调未来能源供需平衡,解决可再生能源空间不足的有效方法之一。本文是对含有相变胶囊的混合储能水箱特性进行模拟研究。采用RT35作为相变材料,水作为传热流体,创建了储能水箱的含相变胶囊的数值模型,模拟水箱内部的蓄热过程,探究水箱内热分层机理。水箱内部温度为278.15K,入口温度为353.15K,采用了理查德森数、平均蓄热率和平均蓄热密度作为储能水箱的储能评价指标,对不同的相变胶囊高度、不同的入口流速以及不同的相变胶囊尺寸进行了模拟实验。实验结果表明,随着相变胶囊距水箱底部的高度越高、相变胶囊直径越小,理查德森数越大,平均蓄热率和蓄热密度越大。入口流速越小,理查德森数越大,平均蓄热率和蓄热密度越小。相变蓄热胶囊内相变材料一半进行液化所需的时间与入口流速、相变胶囊尺寸成反比,与相变相变胶囊的距水箱底部的高度成正比。     

相变蓄热材料导热系数对太阳能通风墙性能的影响

通过对相变蓄热型太阳能烟囱模型通风蓄放热变化过程的计算,分析比较不同相变蓄热墙导热系数对太阳能烟囱性能的影响.计算结果表明:吸热板最大表面温度随着相变蓄热墙导热系数的增大越接近相变蓄热墙的相变温度;蓄热阶段,入口平均风速随着相变蓄热墙导热系数的增大而减小;放热阶段,入口平均风速随着相变蓄热墙导热系数的增大反而越大;相变蓄热墙导热系数越大,蓄热型太阳能烟囱系统16 h的累计通风量越高,但在导热系数增大到0.66 W·(m·K)^-1后,再增大材料导热系数,累计通风量几乎不再增加.     

内蒙古西部超低能耗草原民居相变墙体调温节能性研究

内蒙古西部草原民居冬季室内热环境质量普遍较差,采暖能耗高,而相变材料具有优异的热工特性。探索研究在外墙中加入石蜡基相变材料改善草原民居冬季室内热舒适性和降低采暖能耗的可行性,分析在临河地区冬季典型气象条件下,墙体材质、相变材料层厚度、对流换热系数和相变潜热对内壁面温度响应和节能性的影响。结果表明:不同墙体材质的导热系数影响墙体热性能,随着导热系数减小,温度衰减倍数增加,内壁面热稳定性提升;随着相变层厚度的增加,墙体保温性能不断增强;墙体内壁面温度波幅随对流换热系数的增大而增加;随着相变潜热的增大,对提升冬季室内热环境和减少采暖能耗方面有一定作用,但其效果有限。研究结果为内蒙古西部草原民居非透明围护结构的节能设计提供参考依据。     

太阳池的非稳态热性能的数值模拟

为了收集和储存太阳能,必须深入研究太阳池的运行机制,采用太阳池在非稳态情况下热性能的相关数学模型,以有限差分方法对热性能进行了数值模拟,得出了太阳池温度场的分布规律,进一步分析了池水浊度、池底保温层等对太阳池热性能的影响,计算表明：太阳池底部应铺设保温层,但不宜太厚;水浊度抑制了太阳辐射在池中的传播,大大降低了太阳池的热性能。最后用实测数据验证了计算结果的可靠性。     

基于ANSYS的太阳能热泵采暖系统优化方案探究

针对太阳能热泵采暖系统存在的问题,本文利用ANSYS软件的数值模拟功能,探索该系统的地板表面辐射能量温度场,通过改变初值,拟得出太阳能提供的热水初始温度值。     

强制循环闭式太阳能供热系统数值模拟

太阳能技术已经逐渐地应用到供热系统之中,太阳能供热系统的工作机理之一就是水循环系统的流动吸热和散热过程,如何提高该过程产生的热效率是推广太阳能供热系统应用的关键.建立了强制循环闭式太阳能供热系统的三维数值模型,然后用CFD软件对其进行分析.研究结果表明:1) 在模拟强制循环闭式太阳能供热系统中,雷诺数和光照时间对系统影响较大;2) 在雷诺数为1 500、1 000、500时,经过实际1.5 h的模拟后系统内的最高温度分别为310 k、312 k、317 k;3) 强制循环系统中水温分层分布,且系统的得热量随雷诺数的减小而增大.     

新型生土材料调湿性能及导热性

使用膨胀石墨、碳纤维与石蜡研制出复合型相变蓄能材料,利用膨胀石墨、碳纤维作为高导热材料与结构支撑材料;通过物性参数遴选、结构参数优化设计方法,搭建高导热性能的复合相变材料蓄热电暖器实验台;研究不同蓄放热运行工况下该装置的蓄放热性能。研究结果显示,与日间主动式放热工况相比,日间被动式放热工况放热速率衰减较慢,被动式放热工况的最低放热速率比主动式放热工况最低放热速率高24. 7%。该装置可以利用主/被动放热方式调节蓄放热速率,满足不同房间的供热需求。在夜间蓄热、日间放热的运行工况下,该相变蓄热电暖器所在房间温度波动较小,具有较好热舒适性。该蓄热电暖器蓄热效率达67%,能充分利用夜间低谷电蓄热,实现降低运行费用的目的。     

碳纤维导热型低温相变材料蓄热电暖器蓄放热性能实验研究

使用膨胀石墨、碳纤维与石蜡研制出复合型相变蓄能材料,利用膨胀石墨、碳纤维作为高导热材料与结构支撑材料;通过物性参数遴选、结构参数优化设计方法,搭建高导热性能的复合相变材料蓄热电暖器实验台;研究不同蓄放热运行工况下该装置的蓄放热性能。研究结果显示,与日间主动式放热工况相比,日间被动式放热工况放热速率衰减较慢,被动式放热工况的最低放热速率比主动式放热工况最低放热速率高24. 7%。该装置可以利用主/被动放热方式调节蓄放热速率,满足不同房间的供热需求。在夜间蓄热、日间放热的运行工况下,该相变蓄热电暖器所在房间温度波动较小,具有较好热舒适性。该蓄热电暖器蓄热效率达67%,能充分利用夜间低谷电蓄热,实现降低运行费用的目的。     

太阳能相变蓄热双水箱热泵自控系统性能

针对太阳能热泵系统集热效率和COP不高的问题,提出了3种太阳能双水箱系统设计方案,基于其中一种方案设计了自控系统并搭建了实验台,研究了不同运行工况对系统集热效率和COP的影响.实验结果和理论分析表明:集热效率比COP更能反映系统运行效果.在合适的控制参数下,双水箱联合运行的集热效率与相变水箱单独运行情况基本相同,前者高效集热时间为上午8点到下午4点,后者集热时间集中在中午.与普通水箱单独运行相比,两者的集热效率由0.64增加到0.94以上,COP由2.32增大到5.00以上.     

一种太阳能与空气源双热源热泵系统的性能研究

针对单一空气源热泵和单一太阳能热水器的不足,提出太阳能-空气源双热源热泵系统,分析了太阳辐射强度对系统运行的影响.通过太阳能辅助热泵与空气源热泵运行对比实验得出,在整个加热过程中,太阳能辅助热泵系统的系统运行性能和加热水速率均优于空气源热泵系统.太阳能辅助热泵系统的性能系数COP平均值约为单一空气源热泵系统的3倍.在冬季环境温度较低情况下,太阳能辅助热泵相对于空气源热泵具有明显优势.     

太阳能热水供应的现状与发展

分析了目前在太阳能热水器上常用的集热器的性能和使用条件 ,以及目前常用的太阳能热水供应形式。提出了利用太阳能热水器预热开水炉给水 ,在采暖地区利用采暖系统作为补充热源 ,形成能源互补 ,同时又可减少采暖系统的失水量等新设想