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直接蒸發(fā)式太陽(yáng)能?chē)娚渲评湎到y(tǒng)的模擬分析與研究

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直接蒸發(fā)式太陽(yáng)能?chē)娚渲评湎到y(tǒng)的模擬分析與研究【摘要】:隨著全球范圍內(nèi)能耗的增加和空氣的污染,能源和環(huán)境問(wèn)題引起廣泛的公眾關(guān)注。考慮到諸多因素,開(kāi)發(fā)和利用太陽(yáng)能是解決能源與環(huán)境問(wèn)題最

【摘要】:隨著全球范圍內(nèi)能耗的增加和空氣的污染,能源和環(huán)境問(wèn)題引起廣泛的公眾關(guān)注??紤]到諸多因素,開(kāi)發(fā)和利用太陽(yáng)能是解決能源與環(huán)境問(wèn)題最有效的方法之一,對(duì)于節(jié)能與環(huán)保的太陽(yáng)能?chē)娚渲评湎到y(tǒng)的研究已逐步成為熱點(diǎn)。本課題通過(guò)數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法,對(duì)直接蒸發(fā)式太陽(yáng)能?chē)娚渲评湎到y(tǒng)進(jìn)行了研究。系統(tǒng)省卻了傳統(tǒng)太陽(yáng)能制冷系統(tǒng)的發(fā)生器,制冷劑在集熱發(fā)生器內(nèi)直接吸熱蒸發(fā),不僅為噴射器提供動(dòng)力,還減少了中間換熱設(shè)備。用噴射器代替?zhèn)鹘y(tǒng)制冷系統(tǒng)的壓縮機(jī),系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用低。首先對(duì)直接蒸發(fā)式太陽(yáng)能?chē)娚渲评湎到y(tǒng)進(jìn)行了熱力學(xué)分析,然后分別針對(duì)太陽(yáng)能集熱發(fā)生器、噴射器、蒸發(fā)器、冷凝器、膨脹閥和循環(huán)泵建立了數(shù)學(xué)模型,主要對(duì)太陽(yáng)能集熱發(fā)生器和噴射器進(jìn)行了設(shè)計(jì)計(jì)算。再次基于相變理論,太陽(yáng)輻照度為800W/m2、進(jìn)口速度0.047m/s、出口壓力2.65MPa工況下,對(duì)集熱發(fā)生器進(jìn)行數(shù)值模擬,研究管內(nèi)制冷劑的相變情況,分別得到了管內(nèi)含氣率和管壁溫度的變化趨勢(shì),不同管截面上的溫度變化情況?;跉怏w動(dòng)力學(xué)理論,發(fā)生溫度80℃、蒸發(fā)溫度5℃、冷凝溫度36℃工況下,確定了噴射器的結(jié)構(gòu)參數(shù)。通過(guò)數(shù)值模擬得到了噴射器內(nèi)流體的速度、壓力、溫度的變化規(guī)律,模擬表明在噴嘴出口和混合室圓柱段截面處有激波產(chǎn)生,會(huì)引起此處速度降低,壓力和溫度提高,同時(shí)也分析了結(jié)構(gòu)參數(shù)和運(yùn)行參數(shù)對(duì)噴射制冷系統(tǒng)性能的影響。結(jié)果顯示,工作壓力2.65MPa、蒸發(fā)溫度5℃、冷凝溫度36℃時(shí),噴射器的噴嘴距0mm,混合室圓柱段直徑10mm的噴射器性能最好,噴射系數(shù)能達(dá)0.32,系統(tǒng)COP達(dá)0.36。最后基于R134a搭建直接蒸發(fā)式太陽(yáng)能?chē)娚渲评湎到y(tǒng)實(shí)驗(yàn)臺(tái),并安裝了溫度和壓力傳感器,結(jié)合數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的自動(dòng)化測(cè)試。 【關(guān)鍵詞】:太陽(yáng)能?chē)娚渲评?/strong> 平板集熱發(fā)生器 噴射器 數(shù)學(xué)模型 數(shù)值模擬
【學(xué)位授予單位】:河北工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【學(xué)位授予年份】:2015
【分類(lèi)號(hào)】:TB65
【目錄】:
  • 摘要5-6
  • Abstract6-11
  • 第1章 緒論11-23
  • 1.1 研究背景及意義11-12
  • 1.2 太陽(yáng)能?chē)娚渲评湎到y(tǒng)的發(fā)展12-15
  • 1.3 國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展15-21
  • 1.3.1 集熱器的研究15-17
  • 1.3.2 噴射器的研究17-19
  • 1.3.3 制冷劑的研究19-20
  • 1.3.4 運(yùn)行參數(shù)的研究20-21
  • 1.4 本課題主要研究?jī)?nèi)容21
  • 1.5 項(xiàng)目資助21-22
  • 1.6 本章小結(jié)22-23
  • 第2章 直接蒸發(fā)式太陽(yáng)能?chē)娚渲评湎到y(tǒng)的理論分析23-38
  • 2.1 系統(tǒng)理論循環(huán)分析23-24
  • 2.2 系統(tǒng)熱力學(xué)分析24-26
  • 2.3 集熱發(fā)生器的理論分析26-31
  • 2.3.1 集熱發(fā)生器構(gòu)造26-28
  • 2.3.2 工作原理28-29
  • 2.3.3 性能指標(biāo)29-31
  • 2.4 噴射器的理論分析31-35
  • 2.4.1 工作原理31-33
  • 2.4.2 運(yùn)行參數(shù)33-34
  • 2.4.3 性能指標(biāo)34-35
  • 2.5 制冷劑的選擇35-37
  • 2.6 本章小結(jié)37-38
  • 第3章 直接蒸發(fā)式太陽(yáng)能?chē)娚渲评湎到y(tǒng)的建模與設(shè)計(jì)計(jì)算38-50
  • 3.1 系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的建立38-44
  • 3.1.1 太陽(yáng)能集熱發(fā)生器的數(shù)學(xué)模型38-39
  • 3.1.2 噴射器的數(shù)學(xué)模型39-41
  • 3.1.3 蒸發(fā)器的數(shù)學(xué)模型41-42
  • 3.1.4 冷凝器的數(shù)學(xué)模型42-43
  • 3.1.5 膨脹閥的數(shù)學(xué)模型43-44
  • 3.1.6 循環(huán)泵的數(shù)學(xué)模型44
  • 3.2 設(shè)計(jì)計(jì)算44-49
  • 3.2.1 太陽(yáng)能集熱發(fā)生器的設(shè)計(jì)計(jì)算44-46
  • 3.2.2 噴射器的設(shè)計(jì)計(jì)算46-49
  • 3.3 本章小結(jié)49-50
  • 第4章 集熱發(fā)生器的數(shù)值模擬與分析50-62
  • 4.1 銅管內(nèi)相變?cè)?/span>50-51
  • 4.2 集熱發(fā)生器的CFD研究51-55
  • 4.2.1 多相流模型的選擇51-52
  • 4.2.2 UDF編譯52-53
  • 4.2.3 求解器的選擇53
  • 4.2.4 混合模型的控制方程53-54
  • 4.2.5 湍流模型的選擇54-55
  • 4.3 集熱發(fā)生器數(shù)值模擬55-57
  • 4.3.1 幾何模型的建立55-56
  • 4.3.2 網(wǎng)格的劃分56
  • 4.3.3 邊界條件的設(shè)置56-57
  • 4.3.4 物性參數(shù)的設(shè)定57
  • 4.3.5 流場(chǎng)的求解57
  • 4.4 模擬結(jié)果與分析57-61
  • 4.5 本章小結(jié)61-62
  • 第5章 噴射器的數(shù)值模擬與分析62-80
  • 5.1 噴射器內(nèi)部流動(dòng)過(guò)程62-63
  • 5.2 噴射器的CFD研究63-64
  • 5.2.1 控制方程的離散63-64
  • 5.2.2 湍流模型64
  • 5.2.3 求解器的選擇64
  • 5.3 噴射器數(shù)值模擬64-67
  • 5.3.1 幾何模型的建立64-65
  • 5.3.2 網(wǎng)格的劃分65-66
  • 5.3.3 邊界條件的設(shè)置66
  • 5.3.4 物性參數(shù)的設(shè)定66
  • 5.3.5 流場(chǎng)的求解66-67
  • 5.4 模擬結(jié)果與分析67-71
  • 5.4.1 殘差分析67-68
  • 5.4.2 噴射器內(nèi)部流場(chǎng)分析68-71
  • 5.5 噴射器的性能研究71-78
  • 5.5.1 結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)噴射器的影響71-74
  • 5.5.2 運(yùn)行參數(shù)對(duì)噴射器的影響74-78
  • 5.6 本章小結(jié)78-80
  • 第6章 直接蒸發(fā)式太陽(yáng)能?chē)娚渲评湎到y(tǒng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的搭建80-86
  • 6.1 實(shí)驗(yàn)裝置簡(jiǎn)介80-83
  • 6.2 實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程83-84
  • 6.3 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理84
  • 6.4 實(shí)驗(yàn)誤差分析84-85
  • 6.5 本章小結(jié)85-86
  • 結(jié)論與展望86-88
  • 結(jié)論86-87
  • 展望87-88
  • 致謝88-89
  • 參考文獻(xiàn)89-94
  • 作者簡(jiǎn)介94
  • 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文和科研成果94-95


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