內(nèi)插式太陽能真空管空氣集熱器集熱性能研究

【摘要】： 與以水為工質(zhì)的太陽能集熱器相比,太陽能空氣集熱器具有其優(yōu)勢,如不存在冬季防凍問題,少量泄漏對集熱器運(yùn)行性能影響不大,不存在系統(tǒng)腐蝕問題等,因此可方便地用于冬季采暖、強(qiáng)化室內(nèi)通風(fēng)、太陽能干燥等場合。空氣集熱器主要有平板和真空管式,目前研究和應(yīng)用較多的是平板式空氣集熱器。內(nèi)插式真空管太陽能空氣集熱器由于采用了全玻璃真空管作為太陽輻射接收器,與平板式空氣集熱器相比其吸熱體和外界環(huán)境之間的熱損大大降低,結(jié)構(gòu)簡單,集熱效率較高。本文對內(nèi)插管式太陽能真空管空氣集熱器的熱性能進(jìn)行了理論和實(shí)驗(yàn)研究。 本文通過實(shí)驗(yàn)對一種新型的內(nèi)插式真空管空氣集熱器不同季節(jié)工況下的瞬時集熱特性進(jìn)行了測試分析。研究發(fā)現(xiàn)不同季節(jié)工況下穩(wěn)定工作階段該空氣集熱器效率在60%左右,揭示了南北朝向集熱器安裝傾角對集熱效率的影響規(guī)律。測試獲得內(nèi)插式真空管空氣集熱器和單管的時間常數(shù)分別為23min、12min,說明其熱容較大。建立了內(nèi)插管式真空管空氣集熱器管內(nèi)空氣流動與換熱的三維瞬態(tài)模型,該模型能夠反映真空管吸熱層表面輻射熱流隨時間和各微元位置不同而變化的特點(diǎn)。理論和實(shí)驗(yàn)相結(jié)合分析了不同工況下集熱器的集熱溫度、瞬時集熱效率、熱損系數(shù)等性能參數(shù)。該集熱器春夏季在30~80℃的集熱溫度范圍內(nèi),熱損系數(shù)集中在2~6 W/m2K的范圍內(nèi)。 研究結(jié)果表明,該內(nèi)插式太陽能真空管空氣集熱器熱損系數(shù)較低、具有較高的集熱效率,在供熱采暖、干燥通風(fēng)等場合有良好的應(yīng)用前景。 【關(guān)鍵詞】：太陽能 空氣集熱器 真空管 集熱效率 時間常數(shù)
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類號】：TK513
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-13
• 第一章 緒論13-22
• 1.1 研究背景13
• 1.2 太陽能集熱器13-15
• 1.3 太陽能空氣集熱器及其研究現(xiàn)狀15-21
• 1.4 本文主要內(nèi)容21-22
• 第二章 太陽能集熱器性能測試方法對比分析22-32
• 2.1 內(nèi)插式太陽能真空管空氣集熱器22-24
• 2.2 集熱器性能測試方法和相關(guān)技術(shù)條件比較24-28
• 2.3 內(nèi)插式太陽能真空管空氣集熱器性能測試實(shí)驗(yàn)裝置28-31
• 2.3.1 空氣集熱器單組流道實(shí)驗(yàn)臺28-30
• 2.3.2 集熱性能測試實(shí)驗(yàn)臺30-31
• 2.4 小結(jié)31-32
• 第三章 內(nèi)插式太陽能真空管空氣集熱器集熱性能測試32-55
• 3.1 安裝傾角以及結(jié)構(gòu)參數(shù)變化對集熱器性能的影響32-42
• 3.1.1 安裝傾角對集熱器性能的影響32-34
• 3.1.2 空氣流速和插管長度改變對集熱器性能的影響34-40
• 3.1.3 單組流道熱慣性測試40-42
• 3.2 空氣集熱器的集熱性能測試及分析42-53
• 3.2.1 空氣集熱器瞬時效率測試42-46
• 3.2.2 熱慣性和系統(tǒng)阻力特性測試46-49
• 3.2.3 不同季節(jié)工況下空氣集熱器的工作性能49-53
• 3.3 小結(jié)53-55
• 第四章 內(nèi)插式太陽能真空管空氣集熱器性能預(yù)測模型55-77
• 4.1 數(shù)學(xué)模型介紹55-70
• 4.1.1 單管模型控制方程55-57
• 4.1.2 初始以及邊界條件57-63
• 4.1.3 三維網(wǎng)格劃分和求解設(shè)置63-65
• 4.1.4 計(jì)算后處理及分析65-70
• 4.2 模型實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證70-73
• 4.3 基于模型的性能分析73-76
• 4.4 小結(jié)76-77
• 第五章 總結(jié)與展望77-79
• 5.1 總結(jié)77
• 5.2 研究工作展望77-79
• 參考文獻(xiàn)79-83
• 致謝83-84
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄84

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