SCPC集熱器及其太陽能熱泵熱水系統(tǒng)研究

【摘要】：蛇形管復(fù)合拋物面聚光(Serpentine Compound Parabolic Concentrator,簡稱SCPC)集熱器是結(jié)合普通復(fù)合拋物面聚光(Compound Parabolic Concentrator,簡稱CPC)集熱器和平板式集熱器的優(yōu)點而設(shè)計開發(fā)的一種新型集熱器,將SCPC集熱器與改進的混合式太陽能熱泵熱水系統(tǒng)結(jié)合又設(shè)計了一種新的能量利用系統(tǒng)——SCPC- SAHPWH系統(tǒng)(SCPC- Solar Assisted Heat Pump Water Heater System,簡稱SCPC- SAHPWH系統(tǒng)),本文對上述兩種系統(tǒng)進行了深入的理論和實驗研究,并探討了新型輔助熱源、新型空調(diào)末端和新風方式在SCPC- SAHPWH系統(tǒng)中的應(yīng)用,主要研究內(nèi)容如下: (1)提出了一種新型的SCPC集熱器,闡明了該集熱器的設(shè)計方法和結(jié)構(gòu)特點。全面考慮了太陽直射、散射和地面反射的影響,以集熱單元上的某一微元體為研究對象,依據(jù)能量平衡原理建立微元體非穩(wěn)態(tài)傳熱模型。研究了氣象參數(shù)、系統(tǒng)運行參數(shù)和SCPC集熱器結(jié)構(gòu)對其性能的影響,確定了集熱器性能的主要影響因素。對集熱器進行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化,得到了計算條件下橫管布置排數(shù)和聚光比的優(yōu)化結(jié)果。 (2)依據(jù)理論研究的優(yōu)化結(jié)果,設(shè)計了SCPC集熱器實驗樣機,搭建了實驗系統(tǒng),依據(jù)國家有關(guān)集熱器測試標準設(shè)計了實驗內(nèi)容,并分別對集熱器無蓋板和有蓋板兩種情況進行了實驗研究。實驗結(jié)果表明,SCPC集熱器具有較高的集熱效率,蓋板對集熱器的集熱能力具有較好的改善作用,加裝蓋板之后,集熱器的集熱效率得到顯著提高。 (3)將具有較高集熱效率的SCPC集熱器與改進的混合式太陽能熱泵熱水系統(tǒng)相結(jié)合,設(shè)計了一種新型的SCPC- SAHPWH系統(tǒng)。建立了SCPC- SAHPWH系統(tǒng)并聯(lián)工作模式和串聯(lián)工作模式的非穩(wěn)態(tài)數(shù)學模型,確定了串、并聯(lián)工作模式的轉(zhuǎn)換原則和并聯(lián)向單獨太陽能供熱的轉(zhuǎn)換原則,計算了太陽能保證率。首次引入柴油機和汽油機驅(qū)動的熱泵作為SCPC- SAHPWH系統(tǒng)的輔助熱源,擴大了SCPC- SAHPWH系統(tǒng)的應(yīng)用范圍。首次采用壽命周期費用模型分析SCPC- SAHPWH系統(tǒng)輔助熱源的經(jīng)濟性。 (4)提出以置換通風作為SCPC-SAHPWH系統(tǒng)的室內(nèi)空調(diào)送風方式,以可逆通風系統(tǒng)作為新風送風方式的兩個節(jié)能新思路。建立了置換通風系統(tǒng)數(shù)值模擬的數(shù)學模型,模擬分析了置換通風的流態(tài)特性;將自有專利技術(shù)可逆新風系統(tǒng)與SCPC-SAHPWH系統(tǒng)結(jié)合,論證了可逆新風系統(tǒng)的節(jié)能情況和設(shè)計方法。 【關(guān)鍵詞】：SCPC 集熱器 太陽能熱泵熱水系統(tǒng) 性能結(jié)構(gòu)優(yōu)化 實驗研究 應(yīng)用
【學位授予單位】：天津大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2010
【分類號】：TU831.6
【目錄】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-9
• 第一章 緒論9-24
• 1.1 研究背景9-11
• 1.2 國內(nèi)外研究發(fā)展狀況11-20
• 1.2.1 太陽能集熱器的研究發(fā)展現(xiàn)狀11-14
• 1.2.2 太陽能熱泵熱水系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀14-20
• 1.3 問題的提出20
• 1.4 主要研究內(nèi)容及方法20-22
• 1.4.1 本文的主要研究內(nèi)容20-21
• 1.4.2 本文的主要研究方法21-22
• 1.5 論文架構(gòu)22-24
• 第二章 太陽能熱利用理論基礎(chǔ)24-39
• 2.1 太陽幾何學基礎(chǔ)24-29
• 2.1.1 太陽幾何學有關(guān)物理量的定義25-26
• 2.1.2 太陽角的計算26-28
• 2.1.3 傾斜面上的太陽光線入射角28-29
• 2.2 太陽輻射學基礎(chǔ)29-38
• 2.2.1 地球大氣層外的太陽輻射29-31
• 2.2.2 太陽輻射在大氣中的衰減31-35
• 2.2.3 水平面、傾斜面上的直射太陽輻射35-36
• 2.2.4 散射輻射36-37
• 2.2.5 太陽的總輻射37-38
• 2.3 本章小結(jié)38-39
• 第三章 SCPC 集熱器性能分析及優(yōu)化39-72
• 3.1 SCPC 集熱器設(shè)計39-43
• 3.1.1 集熱器結(jié)構(gòu)設(shè)計39-42
• 3.1.2 集熱器的特點42-43
• 3.2 SCPC 集熱器性能分析43-52
• 3.2.1 集熱器光學分析43-46
• 3.2.2 集熱器熱性能分析模型46-52
• 3.3 集熱器熱性能分析結(jié)果52-65
• 3.3.1 氣象參數(shù)對集熱器性能的影響56-62
• 3.3.2 系統(tǒng)運行參數(shù)對集熱器性能的影響62-65
• 3.4 SCPC 集熱器結(jié)構(gòu)對其性能的影響及優(yōu)化65-71
• 3.4.1 SCPC 集熱器結(jié)構(gòu)對其性能的影響65-68
• 3.4.2 SCPC 集熱器的結(jié)構(gòu)優(yōu)化68-71
• 3.5 本章小結(jié)71-72
• 第四章 SCPC 集熱器實驗研究72-87
• 4.1 實驗系統(tǒng)介紹72-77
• 4.1.1 SCPC 集熱系統(tǒng)72-74
• 4.1.2 實驗測試與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)74-77
• 4.2 無蓋板SCPC 集熱器實驗結(jié)果及分析77-82
• 4.2.1 實驗條件78
• 4.2.2 實驗結(jié)果與分析78-82
• 4.3 有蓋板SCPC 集熱器實驗結(jié)果及分析82-86
• 4.3.1 實驗條件82-83
• 4.3.2 實驗結(jié)果與分析83-86
• 4.4 本章小結(jié)86-87
• 第五章 SCPC- SAHPWH 系統(tǒng)研究87-104
• 5.1 SCPC- SAHPWH 系統(tǒng)87-89
• 5.1.1 系統(tǒng)工作原理87-89
• 5.1.2 系統(tǒng)特點89
• 5.2 SCPC- SAHPWH 系統(tǒng)模型89-92
• 5.2.1 系統(tǒng)并聯(lián)工作模式能量分析模型90-91
• 5.2.2 系統(tǒng)串聯(lián)工作模式能量分析模型91-92
• 5.3 系統(tǒng)性能理論研究92-97
• 5.3.1 系統(tǒng)性能理論研究結(jié)果及分析92-96
• 5.3.2 SCPC 集熱器與熱泵系統(tǒng)的匹配96-97
• 5.4 SCPC- SAHPWH 系統(tǒng)輔助熱源分析97-103
• 5.4.1 SCPC- SAHPWH 系統(tǒng)輔助熱源原理98
• 5.4.2 系統(tǒng)輔助熱源熱力學分析98-100
• 5.4.3 壽命周期費用分析模型100-101
• 5.4.4 系統(tǒng)輔助熱源壽命周期費用分析101-103
• 5.5 本章小結(jié)103-104
• 第六章 SCPC- SAHPWH 系統(tǒng)應(yīng)用研究104-118
• 6.1 SCPC- SAHPWH 系統(tǒng)空調(diào)送風方式——置換通風104-109
• 6.1.1 理論模型的建立105-106
• 6.1.2 參數(shù)指標及研究工況設(shè)定106-108
• 6.1.3 研究結(jié)果及分析108-109
• 6.2 SCPC- SAHPWH 系統(tǒng)的新風系統(tǒng)——可逆通風系統(tǒng)109-116
• 6.2.1 可逆通風系統(tǒng)工作原理及特點110-111
• 6.2.2 可逆通風系統(tǒng)理論研究111-114
• 6.2.3 可逆通風系統(tǒng)應(yīng)用研究114-116
• 6.3 本章小結(jié)116-118
• 第七章 結(jié)論與展望118-122
• 7.1 結(jié)論118-120
• 7.2 本文的主要創(chuàng)新120-121
• 7.3 研究展望121-122
• 參考文獻122-132
• 發(fā)表論文和參加科研情況說明132-133
• 致謝133

您可以在本站搜索以下學術(shù)論文文獻來了解更多相關(guān)內(nèi)容

應(yīng)急衛(wèi)星通信的多址技術(shù)分析與研究    王太軍;毛玉明;何華鋒;

NOKIA媒體大師9470S    成都 石美鑫

衛(wèi)星視頻會議更遠更廣    

衛(wèi)星數(shù)字電視傳輸技術(shù)與解碼接收機的基本原理    山西 姚貴林

新疆衛(wèi)星通信網(wǎng)的現(xiàn)狀及發(fā)展前景    中國電信集團新疆電信公司 卡德爾·色依提

我們離石油數(shù)字化有多遠    甄俊華 本報特約記者 楊德勇

衛(wèi)星演繹“視頻會議”    

白皮書拉動航天股    本報記者 李琇瑋

大唐攜強手競逐衛(wèi)星通信市場    記者 孟偉松

打造全軍遠程醫(yī)學信息網(wǎng)    全軍遠程醫(yī)學信息網(wǎng)管理中心 翟新海

日本鋁電解電容器生產(chǎn)新戰(zhàn)略    焦紅敏

SCPC集熱器及其太陽能熱泵熱水系統(tǒng)研究    穆振英

拋物面槽式太陽能集熱器熱損失機理研究    卑振華

太陽能線聚焦腔體吸收器熱遷移因子分析及集熱器應(yīng)用研究    白濤

線性菲涅爾反射系統(tǒng)光學和集熱性能研究    車淑平

蛇形復(fù)合拋物面太陽能集熱器的性能研究    張曉偉

基于ANN的太陽能集熱器熱特性仿真研究    梅榮

平板太陽能集熱器的傳熱分析及設(shè)計優(yōu)化    高騰

一種新型太陽能空氣集熱器的熱性能研究    馮其明

平板太陽能集熱器空氣夾層對流換熱數(shù)值模擬與實測分析    劉亞柯

整體式平板太陽能集熱器集熱性能研究與熱遷移因子分析    夏佰林

擾流板型太陽能平板空氣集熱器數(shù)值模擬研究    劉一福