太陽(yáng)能空氣集熱器熱性能的實(shí)驗(yàn)和模擬研究

【摘要】：利用清潔可再生且蘊(yùn)藏量豐富的太陽(yáng)輻射能實(shí)現(xiàn)供暖,是緩解能源緊張問(wèn)題和減少環(huán)境污染的有效措施之一,也是實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的必經(jīng)之路。集熱器作為太陽(yáng)能供暖系統(tǒng)的核心部件,提高其熱性能對(duì)推進(jìn)太陽(yáng)能供暖技術(shù)的發(fā)展具有重要意義。集熱器熱性能的影響因素除了其自身結(jié)構(gòu)外,還包括系統(tǒng)風(fēng)量、太陽(yáng)輻射強(qiáng)度和室外環(huán)境溫度等運(yùn)行參數(shù)。 為探究系統(tǒng)風(fēng)量對(duì)集熱器熱性能的影響,本文搭建了太陽(yáng)能空氣集熱器實(shí)驗(yàn)臺(tái)并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究,利用CFD軟件建立了集熱板性能數(shù)值模擬計(jì)算模型并對(duì)其熱性能參數(shù)進(jìn)行了影響因素分析,根據(jù)模擬數(shù)據(jù)得出了相應(yīng)工況下單位面積集熱板上的最佳運(yùn)行風(fēng)量,本文的主要研究?jī)?nèi)容如下： 搭建了由太陽(yáng)輻射模擬裝置、集熱器和實(shí)驗(yàn)測(cè)試系統(tǒng)三部分組成的太陽(yáng)能空氣集熱器實(shí)驗(yàn)臺(tái),并對(duì)0.94m3/h、1.41m3/h和1.87m3/h三種風(fēng)量下集熱器熱性能的變化規(guī)律進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究,結(jié)果表明：在三種風(fēng)量下穩(wěn)定運(yùn)行時(shí),集熱板表面溫度分別為39.74℃、36.99℃和35.19℃,空氣溫升分別為22.45℃、17.57℃和14.37℃,集熱效率分別為38.56%、45.13%和49.06%。 利用CFD軟件建立了集熱板性能數(shù)值模擬計(jì)算模型并對(duì)其進(jìn)行了驗(yàn)證,在此基礎(chǔ)上對(duì)300W／m2≤I≤700W／m2、6℃≤Tamb≤12℃范圍內(nèi)各工況下流經(jīng)集熱板的壓力損失、集熱板表面溫度、出口空氣溫度和空氣溫升、集熱效率和換熱效率等熱性能參數(shù)進(jìn)行了影響因素分析,根據(jù)各工況下的模擬數(shù)據(jù)得出了相應(yīng)工況下單位面積集熱板上的最佳運(yùn)行風(fēng)量,從而為實(shí)際工程中運(yùn)行風(fēng)量的選取提供參考依據(jù),為太陽(yáng)能空氣集熱器的設(shè)計(jì)與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提供借鑒意義。 【關(guān)鍵詞】：太陽(yáng)能空氣集熱器 熱性能 系統(tǒng)運(yùn)行風(fēng)量 太陽(yáng)輻射強(qiáng)度 室外溫度
【學(xué)位授予單位】：鄭州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類(lèi)號(hào)】：TK513.1
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-7
• 目錄7-9
• 1 緒論9-20
• 1.1 研究背景及意義9-10
• 1.2 太陽(yáng)能空氣集熱器簡(jiǎn)介10-14
• 1.3 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀14-18
• 1.3.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀14-15
• 1.3.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀15-18
• 1.4 本文的研究?jī)?nèi)容18-20
• 2 風(fēng)量對(duì)集熱器熱性能影響的實(shí)驗(yàn)研究20-38
• 2.1 太陽(yáng)能空氣集熱器實(shí)驗(yàn)臺(tái)簡(jiǎn)介20-27
• 2.1.1 太陽(yáng)輻射模擬裝置20-22
• 2.1.2 太陽(yáng)能集熱器22
• 2.1.3 實(shí)驗(yàn)測(cè)試儀器的選擇及布置22-27
• 2.2 實(shí)驗(yàn)方法及步驟27-29
• 2.3 集熱板表面溫度分析29-33
• 2.4 集熱器熱性能分析33-37
• 2.4.1 熱平衡方程33-34
• 2.4.2 出口空氣溫度和空氣溫升34-35
• 2.4.3 集熱效率分析35-37
• 2.5 小結(jié)37-38
• 3 集熱板熱性能的模擬研究38-60
• 3.1 模型的建立及驗(yàn)證38-43
• 3.1.1 研究對(duì)象和幾何模型38-39
• 3.1.2 控制方程39-40
• 3.1.3 邊界條件和模擬參數(shù)的選定40-41
• 3.1.4 模型的選取和網(wǎng)格獨(dú)立性考核41-42
• 3.1.5 模型的驗(yàn)證42-43
• 3.2 集熱板熱性能的影響因素分析43-54
• 3.2.1 壓力損失的影響因素分析43-44
• 3.2.2 集熱板表面溫度的影響因素分析44-47
• 3.2.3 出口空氣溫度和空氣溫升的影響因素分析47-51
• 3.2.4 集熱效率的影響因素分析51-52
• 3.2.5 換熱效率的影響因素分析52-54
• 3.3 最佳運(yùn)行風(fēng)量的選取54-59
• 3.3.1 運(yùn)行參數(shù)的選取原則54-55
• 3.3.2 各工況下的最佳運(yùn)行風(fēng)量55-59
• 3.4 小結(jié)59-60
• 4 總結(jié)和展望60-62
• 4.1 總結(jié)60-61
• 4.2 展望61-62
• 參考文獻(xiàn)62-65
• 攻讀碩士期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文65-66
• 致謝66

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