聚焦型太阳能集热器的研究进展

聚焦型太阳能集热器具有热能吸收密度高、运行效率好的优点,是目前国内外太阳能资源开发利用常用的装置。该文总结了抛物面槽式、菲涅尔透镜、菲涅尔反射镜和复合式四种典型聚焦型集热器的特点和研究进展,有助于聚焦型太阳能集热器的进一步优化和推广。     

太阳能利用的两项进展

美国新墨西哥州 Sandia 实验室研制了一种抛物线型太阳能集热器。这是能源部改善线状聚焦太阳能集热器性能和工作寿命计划的一个组成部分。线状聚焦太阳能集热器的反射面为直槽形,将阳光集中到一条直线上。阳光集射到一根沿反射槽长度方向安设的有特殊涂层的薄壁管上,管中有流体,一般是用油类。这种使太阳能转换为热能的效率,从40%或50%提高到60%左右。传递热量的油类温度可达600°F。这一成果的取得包括几方面的革新,如受热管上一种新型的黑铬涂层,用经过化学强化的镀银玻璃作为反射面,以及微处理器控制的跟踪系统。     

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...     

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。     

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.     

扰流板型太阳能平板空气集热器集热性能

对一种扰流板型太阳能平板空气集热器的集热性能进行了研究,并对各种影响集热器热性能的因素进行了分析,揭示了总热损失系数、扰流板肋片效率、流道内空气流速和扰流板的间距对效率因子和热迁移因子的影响机理.获得了扰流板型太阳能平板空气集热器的集热效率理论表达式,为此类太阳能空气集热器的设计及应用提供了参考.     

一种适用于粮食干燥的太阳能空气集热器热性能分析

本文设计制作了一种适于就仓干燥粮食的高效率、大流量、低温升、低阻力的太阳能空气集热器,对其建立了物理模型,进行了理论分析计算,并通过实验测试将理论计算结果与实验分析结果进行了比较。理论计算和实验结果都显示,这种太阳能空气集热器的效率随空气流量的增大而增大,集热器的温升随空气流量的增大而减小,当空气流量率在0.01348 kg/sm2-0.04621kg/sm2之间变化时,集热器平均效率在38.0%~74.6%之间,空气温升在29.0℃~13.4℃之间。     

四种交叉V型吸热板-底板太阳能空气集热器热性能的数值模拟对比分析

作为最常用的一类平板型空气集热器,V型波纹吸热板空气集热器近年来被广泛应用和研究.采用相同几何尺寸(长2m,宽1m)的波形板,构成四种不同流道的交叉V型吸热板-底板太阳能空气集热器,应用太阳载荷模型,利用FLUENT软件,对集热器在倾角为30°,入口空气流量为60m3/h的工况进行了三维数值模拟,得到集热器不同位置的温度场、吸热板中心宽度0.5m处的平均努赛尔数和瞬时效率,并对其进行了对比分析,得出空气集热器的V型吸热板横向放置、底板纵向放置结构的瞬时效率最高.     

超临界N-甲基吡咯烷酮剥离可膨胀石墨制备石墨烯

实现石墨烯高效、宏量、高质量制备过程仍然是当前面临的一大挑战。本文提出一种超临界N-甲基吡咯烷酮插层、剥离可膨胀石墨(EG)制备石墨烯的新方法。充分利用超临界流体优异的特性,可膨胀石墨层间距比较大的特点,以及N-甲基吡咯烷酮-碳原子层间的结合能和碳-碳原子层间的结合能比较接近的优点。SEM、TEM、AFM、Raman结果一致证实成功获得石墨烯,Raman和FTIR结果表明石墨烯表面在超临界流体过程中不引入任何含氧官能团。该方法为制备高质量石墨烯提供一条非常有潜力的途径。     

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.     

相变蓄能抗冻太阳能平板集热器的设计与研究

提出一种具有抗冻功能的相变蓄能太阳能平板集热器。该集热器在吸热板与保温层之间增加了一层相变潜热大、相变温度为277.15~281.15 K的相变蓄能材料。根据该集热器的传热机理,给出计算相变蓄能层设计厚度的公式。采用ANSYS Fluent软件建立该集热器的三维非稳态模型,模拟不同工况下集热器的出口温度及其内部水的最低温度。研究结果表明:在冬季环境温度最低日,相变蓄能抗冻集热器内水的最低温度高于275.15 K,能很好地起到抗冻作用;相变蓄能抗冻集热器与相同结构的普通集热器相比,冬季阴天和晴天代表日的净得热量分别高1.3 MJ/m~2和0.7 MJ/m~2。     

一种新型渗透式太阳能空气集热器的热性能研究

设计制作了一种新型平板型、渗透式太阳能空气集热器,介绍了该集热器的结构、尺寸及工作原理,并以该集热器为研究对象,建立了数学模型,进行了实验测试.结果表明,在辐射水平较高且稳定、风速较小的测试条件下,该集热器的性能稳定,集热效率和出风温度较高,具有一定的推广与应用潜力;同时,所建数学模型准确可靠,可用来对集热器进行模拟分析.     

V型太阳能空气集热器热过程的数值模拟

从太阳能空气集热器传热特征及热平衡分析出发，建立了适合于V型、平板型、单流道、双流道、带与不带肋片的空气集热器的通用数学模型，并根据工程实际对模型作了合理的简化。采用有限差分法对微分方程离散化后，可方便地求得空气集热器的瞬时效率。     

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.     

CPC真空管盖太阳能集热器的热性能及效率分析

本文研究的太阳能中温集热器是由CPC反射面、真空玻璃管盖层、选择性黑镍吸收面等部分组成.为了求解盖层的温度分布和分析集热器的能量损失,本文利用元体能量平衡法建立了一种线性的迭代格式,分析了真空管盖层的光学特性,提出了透过率的计算方法.文中还通过比较详细的理论计算和试验测定,证明这种集热器在中温区工作时性能比较优越,具有实用和推广的价值.     

工业TiOSO4液直接沉淀法制备二氧化钛/膨胀石墨吸附-光催化材料

以工业钛液为钛源,通过插层、包覆引入到可膨胀石墨上,经高温膨胀制备得到高膨胀体积二氧化钛/膨胀石墨复合材料. 分别用扫描电镜、红外光谱仪、X射线衍射仪和电子能谱对复合材料进行表征. 结果发现：工业钛液直接沉淀制备的复合材料中二氧化钛能较好固着于膨胀石墨表面,随钛液加入量增加,二氧化钛/膨胀石墨复合材料的含钛增加但膨胀体积减小. 复合材料中二氧化钛为锐钛型与金红石型的混和型态. 红外光谱分析表明复合材料保持了类拟膨胀石墨的性能. 复合材料的脱色效率优于纯膨胀石墨.     

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。     

高炉炉缸凝铁层物相分析

在高炉炉缸破损调研的基础上对高炉炉缸耐火材料热面凝铁层进行取样,利用扫描电子显微镜、物相分析等分析手段揭示了凝铁层的物相组成,并运用Thermol-calc热力学计算软件结合TCFE8数据库对铁水中石墨碳的析出温度及析出相分数进行了计算,最后揭示了炉缸凝铁层物相的形成机理.结果表明,高炉炉缸凝铁层主要由Fe相和石墨碳相交替分布组成,铁水成分对石墨碳析出温度影响较大,石墨碳析出温度远高于铁水凝固温度,铁水中C、Si元素含量对石墨碳析出相分数影响较大,而石墨碳析出相可增大铁水黏度11.9%.凝铁层中石墨碳的析出主要是由于Fe-耐火材料界面温度低于石墨碳析出温度,使得铁水中C不断向耐火材料热面迁移,进而形成Fe-C交替的分层结构.     

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。