車載式太陽能集熱器熱性能測試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

【摘要】：本文重點(diǎn)研究車載式太陽能集熱器測試系統(tǒng)的流量及溫度的控制方法，設(shè)計(jì)一種基于虛擬儀器的測控系統(tǒng)，能夠現(xiàn)場檢測太陽能集熱器熱性能參數(shù)，為提高太陽能集熱器的產(chǎn)品質(zhì)量提供參考。 論文介紹了集熱器檢測行業(yè)的研究現(xiàn)狀，分析了測控系統(tǒng)存在的問題，主要從以下幾個方面展開研究工作，分別是管路系統(tǒng)設(shè)計(jì)、溫度及流量的單工況控制和兩者的聯(lián)調(diào)控制、軟件設(shè)計(jì)和全工況調(diào)試及數(shù)據(jù)分析。 1．按照《太陽能集熱器熱性能試驗(yàn)方法》等國家標(biāo)準(zhǔn)要求，設(shè)計(jì)了一套滿足可以進(jìn)行多種型號集熱器檢測的車載式管路測試系統(tǒng)。 2．分析了溫度及流量的控制策略和控制方案。一方面設(shè)計(jì)了基于虛擬儀器技術(shù)的溫度控制方案和流量控制方案，分析并研究了兩級溫度控制的聯(lián)調(diào)控制策略，確定了適合本檢測系統(tǒng)的聯(lián)調(diào)控制方案。選取了溫度控制和流量控制的硬件，編寫了溫度的采集及通信程序，并對其進(jìn)行了仿真。另一方面，通過在經(jīng)典PID控制的基礎(chǔ)上增加正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，找出了每個工況下PID控制器的三個參數(shù)。 3．利用圖形化編程軟件LabVIEW開發(fā)了測試系統(tǒng)中的測量與控制模塊。軟件主要完成了瞬時(shí)效率試驗(yàn)、壓力降落試驗(yàn)、入射角修正系數(shù)試驗(yàn)和時(shí)間常數(shù)試驗(yàn)中的數(shù)據(jù)采集、顯示、控制、存儲等功能。按照控制策略并利用狀態(tài)機(jī)功能編寫了測控系統(tǒng)的程序框圖，完成了集熱器幾個重要參數(shù)子VI的程序設(shè)計(jì)。 4．以平板集熱器為測試對象，現(xiàn)場對測試系統(tǒng)的功能、性能指標(biāo)、穩(wěn)定性等進(jìn)行了調(diào)試和實(shí)驗(yàn)。測試結(jié)果表明，集熱器的進(jìn)口溫度能穩(wěn)定在設(shè)定值的±0.1℃且穩(wěn)定時(shí)間在40分鐘以上，流量的波動范圍不超過設(shè)定值的±1%，該測控系統(tǒng)功能完善、操作簡單、測試精度高，可以完成集熱器幾個重要熱性能參數(shù)的檢測工作。 【關(guān)鍵詞】：太陽能集熱器 熱性能測試 車載式 LabVIEW狀態(tài)機(jī) 溫度控制 流量控制
【學(xué)位授予單位】：湖北工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：TK513.1;TP274
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 緒論10-16
• 1.1 課題來源10
• 1.2 課題研究的背景及意義10-11
• 1.3 相關(guān)技術(shù)的國內(nèi)外發(fā)展概況11-15
• 1.3.1 集熱器熱性能試驗(yàn)系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀11-13
• 1.3.2 基于虛擬儀器的測控技術(shù)在國內(nèi)外的應(yīng)用現(xiàn)狀13-15
• 1.4 本文主要研究的內(nèi)容15-16
• 第2章 車載式太陽能集熱器熱性能測試系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)16-22
• 2.1 車載式太陽能集熱器熱性能測試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求16-17
• 2.1.1 綜合測試系統(tǒng)的總體功能16
• 2.1.2 綜合測試系統(tǒng)中管路的布置與組裝16
• 2.1.3 綜合測試系統(tǒng)的效果預(yù)期16-17
• 2.2 車載式太陽能集熱器熱性能檢測系統(tǒng)的總體組成17-21
• 2.2.1 車載式可伸縮式移動平臺17-18
• 2.2.2 車載式雙軸太陽跟蹤裝置18-19
• 2.2.3 車載式檢測系統(tǒng)的管路設(shè)計(jì)19-20
• 2.2.4 車載式測控系統(tǒng)的組成20-21
• 2.3 本章小結(jié)21-22
• 第3章 測控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)22-47
• 3.1 閉式循環(huán)系統(tǒng)中溫控方案的設(shè)計(jì)22-38
• 3.1.1 閉式循環(huán)系統(tǒng)中溫度控制的硬件組成22-27
• 3.1.2 閉式循環(huán)系統(tǒng)中溫度控制的控制模型27-31
• 3.1.3 基于虛擬儀器的溫度測量與控制31-34
• 3.1.4 單工況溫度調(diào)試及結(jié)果34-38
• 3.2 閉式循環(huán)系統(tǒng)中流量測控方案的設(shè)計(jì)38-44
• 3.2.1 閉式循環(huán)系統(tǒng)中流量控制的硬件組成39-42
• 3.2.2 閉式循環(huán)系統(tǒng)中流量控制的控制模型42
• 3.2.3 基于虛擬儀器的流量測量與控制42-43
• 3.2.4 單工況流量調(diào)試及結(jié)果43-44
• 3.3 溫度及流量在閉式循環(huán)系統(tǒng)中的聯(lián)調(diào)控制44-46
• 3.3.1 系統(tǒng)聯(lián)調(diào)控制策略44
• 3.3.2 工況轉(zhuǎn)換條件下的綜合調(diào)節(jié)及結(jié)果分析44-45
• 3.3.3 穩(wěn)態(tài)過程的調(diào)節(jié)控制45
• 3.3.4 系統(tǒng)優(yōu)化45-46
• 3.4 本章小結(jié)46-47
• 第4章 車載式集熱器熱性能測試系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)47-60
• 4.1 LabVIEW 軟件介紹47-48
• 4.2 LabVIEW 狀態(tài)機(jī)綜合測試系統(tǒng)中的運(yùn)用48-51
• 4.2.1 基于虛擬儀器的人機(jī)交互界面設(shè)計(jì)48-50
• 4.2.2 狀態(tài)機(jī)在程序中的應(yīng)用50-51
• 4.3 程序設(shè)計(jì)中幾個重要的子 VI51-59
• 4.3.1 溫度控制子 VI51-53
• 4.3.2 流量控制子 VI53-54
• 4.3.3 瞬時(shí)效率試驗(yàn)子 VI54-56
• 4.3.4 時(shí)間常數(shù)試驗(yàn)子 VI56-57
• 4.3.5 壓力降落試驗(yàn)子 VI57-58
• 4.3.6 入射角修正系數(shù)試驗(yàn)子 VI58-59
• 4.3.7 報(bào)表生成子 VI59
• 4.4 本章小結(jié)59-60
• 第5章 系統(tǒng)驗(yàn)證及誤差分析60-67
• 5.1 關(guān)于集熱器的熱損失及效率分析60-62
• 5.2 全工況條件下集熱器參數(shù)的數(shù)據(jù)處理62-66
• 5.2.1 瞬時(shí)效率試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析62-63
• 5.2.2 時(shí)間常數(shù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析63-64
• 5.2.3 壓力降落試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析64-65
• 5.2.4 入射角修正系數(shù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析65-66
• 5.3 本章小結(jié)66-67
• 第6章 總結(jié)及展望67-69
• 6.1 全文總結(jié)67-68
• 6.2 展望68-69
• 參考文獻(xiàn)69-72
• 致謝72-73
• 附錄 1 車載式太陽能熱利用產(chǎn)品檢測系統(tǒng)相關(guān)圖片73-74
• 附錄 2 2013 年 3 月 29 號全工況條件下的穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)74-75
• 附錄 3 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文75

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