為促進蘭州周邊及氣候相近地區(qū)對太陽能資源的有效利用,加強平板型太陽能集熱器的推廣及應用,本文自行設計一種平板太陽能雙效集熱器,并對其進行實驗研究和模擬研究。考慮系統(tǒng)中風機和泵的耗能,提出一種熱經(jīng)濟性評價方法,以此方法為基礎,分析對系統(tǒng)最優(yōu)的空氣質量流量和水質量流量,為此類太陽能集熱器的推廣應用添磚加瓦。搭建實驗平臺,安裝測試系統(tǒng),分別進行空氣集熱實驗和水集熱實驗,并對環(huán)境及集熱器性能相關數(shù)據(jù)進行采集。分析實驗數(shù)據(jù),結果表明:當空氣質量流量為0.024 kg·s^-1時,空氣集熱模式下的平均集熱效率為52.3%,最高可達到62.7%。當水質量流量為0.15 kg·s^-1時,水集熱模式下的平均集熱效率為40.2%,最高集熱效率可達65.2%。計算總熱損系數(shù),繪制集熱器總熱損系數(shù)變化曲線,發(fā)現(xiàn)熱損系數(shù)變化范圍較大,分析后得出:由于集熱器本身密封性不足、玻璃蓋板層數(shù)少、水流回路長等原因造成集熱系統(tǒng)熱損失較大。以集熱器物理原型為基礎,建立三維模型和數(shù)值計算模型。選擇實驗所得太陽輻照強度、進口溫度等作為數(shù)值模型的輸入條件,利用Fluent計算數(shù)值模型,輸出... 

【文章來源】：蘭州理工大學甘肅省

【文章頁數(shù)】：69 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

中國太陽能資源分布圖

nt 中進行網(wǎng)格劃分和建立數(shù)值計算模型。為對數(shù)值模型的準確性進行檢實測數(shù)據(jù)作為數(shù)值模型的輸入條件，設置流動模型、算法后模擬溫度輸通過分析對比實驗結果與模擬結果的誤差，驗證數(shù)值模型的準確性。根程中集熱器吸熱板在空氣和水集熱模式下的溫度分布，分析集熱器結構不足。網(wǎng)格劃分及 Fluent 簡介ICEM 是一種專業(yè)的 CAE 前處理軟件�？梢詾� ANSYS 中的模擬仿真軟質量的網(wǎng)格，并且完成多種 CAE 的前處理工作。利用 ICEM 可以有效的型、三維模型劃分高質量的網(wǎng)格，并且對計算模型有較強的修復能力。自身的優(yōu)點制約了 Gambit 的發(fā)展。利用 ICEM 軟件為集熱器模型劃分網(wǎng)格。劃分網(wǎng)格時，對集熱介質流域行細化處理，網(wǎng)格采用四面體非結構性網(wǎng)格。集熱器為雙效集熱器，流液體流域和氣體流域。圖 4.1 為用 ICEM 建立的氣體流域和液體流域。

模擬和驗證為了便于計算對雙效太陽能集熱器做出如下假設：（1）假定集熱器背板和側板為絕熱材料，不計其向周圍環(huán)境的熱損失（2）忽略吸熱板和背板及側板之間的輻射換熱；（3）水集熱模式下，水管的熱量只通過與吸熱板的焊縫傳導；（4）焊縫的物理特性參數(shù)和銅保持一致；（5）不計水管向周圍環(huán)境的輻射熱損。圖 4.3 為吸熱板在空氣集熱模式下和水集熱模式下的溫度分布圖。在空氣式下，吸熱板右上角出現(xiàn)大片的高溫區(qū)，其中有空氣渦旋阻礙了空氣的集，屬于空氣流動死區(qū)。空氣流量無法有效的將此部位吸熱板產(chǎn)熱帶出集熱器能量的損耗和集熱器內空間利用不充分。右圖為水集熱模式下的吸熱板溫圖，水集熱模式下，吸熱板的溫度沒有大片的高溫區(qū)，溫度分布較為規(guī)律板熱量有效的傳遞給集熱介質。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]波紋板雙風道空氣集熱器的研究[J]. 郭訓虎,王亮,馬芳芳.  潔凈與空調技術. 2018(03)
[2]用于太陽能集熱介質的納米銅制備技術與銅納米流體性能綜述[J]. 周璐,馬紅和,馬素霞,杜慧娟.  材料導報. 2018(15)
[3]影響太陽能平板集熱器抗凍性能因素分析[J]. 周帆,季杰,袁偉琪.  太陽能學報. 2018(02)
[4]蛇形流道太陽能平板集熱器的數(shù)值分析[J]. 曹麗華,張來,姜鐵熘.  東北電力大學學報. 2018(01)
[5]平板型太陽能空氣集熱器內部能量損耗研究[J]. 錢珊珠,趙宇航,楊哲.  太陽能學報. 2018(01)
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[7]輻照強度對太陽能集熱蒸發(fā)器壓降影響的研究[J]. 胡靜,蔣綠林,蔡佳霖,傅杰,盧濤.  工業(yè)安全與環(huán)保. 2017(09)
[8]蛇形通路平板太陽能空氣集熱-干燥裝置的性能分析[J]. 羅建文,張永輝,鄭茂盛,謝超超,路麗婷.  西北大學學報(自然科學版). 2016(05)
[9]太陽能復合干燥三七技術[J]. 殷存真,廖增強.  云南農(nóng)業(yè). 2016(07)
[10]平板式太陽能集熱器穩(wěn)態(tài)熱性能數(shù)值模擬研究[J]. 孫可亮,朱躍釗,楊謀存.  熱能動力工程. 2016(04)

碩士論文
[1]平板型雙流道太陽能空氣集熱器熱性能研究[D]. 高章維.蘭州理工大學 2016
[2]多效降膜太陽能海水淡化技術研究[D]. 朱偉軍.浙江大學 2013
[3]槽式太陽能集熱器熱效率分析研究[D]. 東朝陽.華北電力大學 2013
[4]太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)設計和優(yōu)化分析[D]. 張現(xiàn)剛.天津大學 2011
[5]一種新型太陽能空氣集熱器的熱性能研究[D]. 馮其明.天津大學 2010



本文編號：2896358