太陽(yáng)能熱水器、集熱器熱性能測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)及應(yīng)用

【摘要】：太陽(yáng)能熱利用行業(yè)第一部強(qiáng)制性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB26969-2011《家用太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)能效限定值及能效等級(jí)》即將實(shí)施。太陽(yáng)能熱水器制造企業(yè)需建立CNAS認(rèn)可的實(shí)驗(yàn)室,對(duì)太陽(yáng)能熱水器能效系數(shù)進(jìn)行測(cè)試；太陽(yáng)集熱器是太陽(yáng)熱水系統(tǒng)中最重要的組成部分,其熱性能的好壞直接影響整套熱水系統(tǒng),因此對(duì)其進(jìn)行熱性能的測(cè)試和評(píng)價(jià)成為研究熱水系統(tǒng)的基礎(chǔ)。 本文在分析家用太陽(yáng)熱水系統(tǒng)熱性能和太陽(yáng)集熱器熱性能測(cè)試原理和方法的基礎(chǔ)上,依據(jù)家用太陽(yáng)熱水系統(tǒng)和太陽(yáng)集熱器的相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)家用太陽(yáng)熱水系統(tǒng)熱性能和太陽(yáng)集熱器熱性能測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行了測(cè)試軟件設(shè)計(jì)和試驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)。主要研究工作為： 詳細(xì)分析了太陽(yáng)能熱水器熱性能試驗(yàn)對(duì)試驗(yàn)裝置的要求,設(shè)計(jì)了一套試驗(yàn)系統(tǒng),該系統(tǒng)由兩個(gè)環(huán)路組成,即供水(回水)環(huán)路和混水環(huán)路。試驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)備的配置和系統(tǒng)管道的連接能同時(shí)滿(mǎn)足不同標(biāo)準(zhǔn)的試驗(yàn)要求。 采用安捷倫數(shù)據(jù)采集儀對(duì)溫度傳感器、總?cè)丈浔?、風(fēng)速儀和流量計(jì)輸出的模擬信號(hào)進(jìn)行采集,經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后通過(guò)RS232串行口傳輸給計(jì)算機(jī),由計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,得到試驗(yàn)數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)采集儀的轉(zhuǎn)換精度和各傳感器的測(cè)量精度均達(dá)到國(guó)標(biāo)要求。 設(shè)計(jì)了兩級(jí)溫度控制系統(tǒng),利用大容量的空氣能水箱來(lái)穩(wěn)定初級(jí)溫度,初級(jí)溫度控制精度為±1℃。使用帶積分分離的PID控制器控制次級(jí)加熱器的通斷,當(dāng)測(cè)得的溫度值與設(shè)定值的偏差較大時(shí)使用PD控制,偏差較小時(shí)使用PID控制以減小靜差,使貯熱水箱進(jìn)水口處水的溫度漂移控制在±0.2℃以?xún)?nèi)。 開(kāi)發(fā)了太陽(yáng)能熱水器熱性能和太陽(yáng)能集熱器熱性能測(cè)試軟件,介紹了測(cè)試軟件的整體設(shè)計(jì)思路及各功能模塊的作用。對(duì)日有用得熱量、平均熱損因數(shù)、單天熱性能、瞬時(shí)效率和時(shí)間常數(shù)等試驗(yàn)的試驗(yàn)方法做了詳盡的說(shuō)明,同時(shí)還重點(diǎn)給出了各個(gè)試驗(yàn)的工藝流程圖及軟件的實(shí)現(xiàn)過(guò)程。測(cè)試軟件能自動(dòng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)、分析和處理并生成試驗(yàn)報(bào)告,具有友好的人機(jī)界面。提高了測(cè)試過(guò)程的自動(dòng)化水平。 對(duì)排水法模塊、瞬時(shí)效率模塊和時(shí)間常數(shù)模塊進(jìn)行了調(diào)試,驗(yàn)證模塊的正確性；利用測(cè)試系統(tǒng)在滿(mǎn)足國(guó)標(biāo)要求的試驗(yàn)條件下做了混水法試驗(yàn)、貯熱水箱熱損試驗(yàn)和單天熱性能試驗(yàn),并說(shuō)明了能效系數(shù)的計(jì)算方法。得到的熱性能試驗(yàn)數(shù)據(jù)可作為家用太陽(yáng)熱水系統(tǒng)和集熱器設(shè)計(jì)的依據(jù),為提高家用太陽(yáng)熱水系統(tǒng)和集熱器的質(zhì)量指明方向。 【關(guān)鍵詞】：太陽(yáng)能熱水器 太陽(yáng)集熱器 熱性能 能效系數(shù) 測(cè)試系統(tǒng)
【學(xué)位授予單位】：揚(yáng)州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類(lèi)號(hào)】：TK515;TP274
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 緒論8-14
• 1.1 課題來(lái)源8
• 1.2 課題的研究背景及意義8-10
• 1.3 國(guó)內(nèi)外研究狀況10-12
• 1.4 本課題的主要內(nèi)容12-14
• 第二章 太陽(yáng)能熱水器熱性能測(cè)試系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)14-17
• 2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)14-16
• 2.2 系統(tǒng)的功能16
• 2.3 本章小結(jié)16-17
• 第三章 參數(shù)的測(cè)量與控制17-27
• 3.1 數(shù)據(jù)采集儀器17-18
• 3.2 溫度測(cè)量18-19
• 3.3 太陽(yáng)輻照度的測(cè)量19-20
• 3.4 風(fēng)速和流量的測(cè)量20-21
• 3.5 試驗(yàn)數(shù)據(jù)的讀取21-23
• 3.6 溫度控制23-26
• 3.6.1 溫度控制子系統(tǒng)的特性與控制方案23
• 3.6.2 積分分離PID控制方法23-24
• 3.6.3 溫度控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)24-25
• 3.6.4 溫度控制子系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)25-26
• 3.7 本章小結(jié)26-27
• 第四章 熱性能測(cè)試系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)27-44
• 4.1 測(cè)試軟件的界面設(shè)計(jì)27-28
• 4.2 混水法試驗(yàn)?zāi)K28-32
• 4.3 排水法試驗(yàn)?zāi)K32-34
• 4.4 平均熱損因數(shù)實(shí)驗(yàn)?zāi)K34-36
• 4.5 單天熱性能實(shí)驗(yàn)?zāi)K36-37
• 4.6 穩(wěn)態(tài)瞬時(shí)效率試驗(yàn)?zāi)K37-40
• 4.7 時(shí)間常數(shù)模塊40-42
• 4.8 參數(shù)配置和傳感器校準(zhǔn)42-43
• 4.9 本章小結(jié)43-44
• 第五章 試驗(yàn)分析44-54
• 5.1 太陽(yáng)能熱水器熱性能44-51
• 5.1.1 日有用得熱量試驗(yàn)分析45-47
• 5.1.2 平均熱損因數(shù)試驗(yàn)分析47-49
• 5.1.3 太陽(yáng)能熱水器能效系數(shù)49-51
• 5.2 單天熱性能試驗(yàn)51-53
• 5.3 本章小結(jié)53-54
• 第六章 總結(jié)與展望54-56
• 6.1 本文的總結(jié)54
• 6.2 工作展望54-56
• 參考文獻(xiàn)56-58
• 致謝58-59
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文情況59-60

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