太阳能空气集热器热性能的实验和模拟研究

【摘要】：利用清洁可再生且蕴藏量丰富的太阳辐射能实现供暖,是缓解能源紧张问题和减少环境污染的有效措施之一,也是实现可持续发展的必经之路。集热器作为太阳能供暖系统的核心部件,提高其热性能对推进太阳能供暖技术的发展具有重要意义。集热器热性能的影响因素除了其自身结构外,还包括系统风量、太阳辐射强度和室外环境温度等运行参数。 为探究系统风量对集热器热性能的影响,本文搭建了太阳能空气集热器实验台并进行了实验研究,利用CFD软件建立了集热板性能数值模拟计算模型并对其热性能参数进行了影响因素分析,根据模拟数据得出了相应工况下单位面积集热板上的最佳运行风量,本文的主要研究内容如下： 搭建了由太阳辐射模拟装置、集热器和实验测试系统三部分组成的太阳能空气集热器实验台,并对0.94m3/h、1.41m3/h和1.87m3/h三种风量下集热器热性能的变化规律进行了实验研究,结果表明：在三种风量下稳定运行时,集热板表面温度分别为39.74℃、36.99℃和35.19℃,空气温升分别为22.45℃、17.57℃和14.37℃,集热效率分别为38.56%、45.13%和49.06%。 利用CFD软件建立了集热板性能数值模拟计算模型并对其进行了验证,在此基础上对300W／m2≤I≤700W／m2、6℃≤Tamb≤12℃范围内各工况下流经集热板的压力损失、集热板表面温度、出口空气温度和空气温升、集热效率和换热效率等热性能参数进行了影响因素分析,根据各工况下的模拟数据得出了相应工况下单位面积集热板上的最佳运行风量,从而为实际工程中运行风量的选取提供参考依据,为太阳能空气集热器的设计与经济运行提供借鉴意义。 【关键词】：太阳能空气集热器 热性能 系统运行风量 太阳辐射强度 室外温度
【学位授予单位】：郑州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TK513.1
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-7
• 目录7-9
• 1 绪论9-20
• 1.1 研究背景及意义9-10
• 1.2 太阳能空气集热器简介10-14
• 1.3 国内外研究现状14-18
• 1.3.1 国外研究现状14-15
• 1.3.2 国内研究现状15-18
• 1.4 本文的研究内容18-20
• 2 风量对集热器热性能影响的实验研究20-38
• 2.1 太阳能空气集热器实验台简介20-27
• 2.1.1 太阳辐射模拟装置20-22
• 2.1.2 太阳能集热器22
• 2.1.3 实验测试仪器的选择及布置22-27
• 2.2 实验方法及步骤27-29
• 2.3 集热板表面温度分析29-33
• 2.4 集热器热性能分析33-37
• 2.4.1 热平衡方程33-34
• 2.4.2 出口空气温度和空气温升34-35
• 2.4.3 集热效率分析35-37
• 2.5 小结37-38
• 3 集热板热性能的模拟研究38-60
• 3.1 模型的建立及验证38-43
• 3.1.1 研究对象和几何模型38-39
• 3.1.2 控制方程39-40
• 3.1.3 边界条件和模拟参数的选定40-41
• 3.1.4 模型的选取和网格独立性考核41-42
• 3.1.5 模型的验证42-43
• 3.2 集热板热性能的影响因素分析43-54
• 3.2.1 压力损失的影响因素分析43-44
• 3.2.2 集热板表面温度的影响因素分析44-47
• 3.2.3 出口空气温度和空气温升的影响因素分析47-51
• 3.2.4 集热效率的影响因素分析51-52
• 3.2.5 换热效率的影响因素分析52-54
• 3.3 最佳运行风量的选取54-59
• 3.3.1 运行参数的选取原则54-55
• 3.3.2 各工况下的最佳运行风量55-59
• 3.4 小结59-60
• 4 总结和展望60-62
• 4.1 总结60-61
• 4.2 展望61-62
• 参考文献62-65
• 攻读硕士期间发表的学术论文65-66
• 致谢66

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

坚持科学发展,实现中国特色建筑节能    江亿;朱颖心;魏庆芃;林波荣;杨秀;

太阳能多孔集热墙内传热与流动特性分析    张学伟;刘伟;徐冬;

温室内多孔蓄热墙传热与流动特性    欧阳莉;刘伟;

多孔蓄热墙太阳能采暖系统优化设计    欧阳莉;刘伟;

一种新型的多孔太阳墙采暖房    王一鸣;杨昆;刘伟;江雯;杨金国;范爱武;

一种开孔被动式太阳能集热器热效率的研究    闫敏;邱林;任耿;黄莉;邹越;

多孔太阳墙式太阳能房间与普通房间热舒适性分析    黄俊;顾洁;王晓博;

无盖板渗透型太阳能空气集热器热性能的实验研究    高立新;孙绍增;王远锋;

太阳集热墙通道中气流速度场与温度场的协同性探讨    邱林;邹越;黄莉;任耿;

太阳墙式空气集热器的供暖试验研究    张红;张立平;戴剑侠;

太阳能热风采暖系统与村镇建筑一体化研究    李宪莉

多孔太阳墙的传热与流动分析    欧阳莉

无盖板太阳墙换热过程的数值研究    吴兴

无盖渗透型太阳能空气加热系统热性能的实验研究    王天成

蜂窝平板式太阳能空气集热器及太阳墙的研究    张立平

多孔太阳墙系统传热与流动的数值模拟    徐冬

太阳墙系统热性能的研究    王远锋

采用冲缝型吸热板的新型太阳能空气集热器的热性能研究    刘丹

提高电磁流量计测量准确性的工程实施    张红;汪孟涛;

热电偶测温系统误差剖析及处理对策    张红;

风管流量测量实验的设计    方武;

安徽邮电大厦中央空调系统节能管理    王冰凌;孙克飞;

夏热冬冷地区大型公共建筑能耗现状及改进分析    贾磊;王磊;张秀平;戴琳;

国内外生物质裂解技术发展和应用现状    肖烈;张忠河;何永梅;杨国峰;尤希凤;

生物质致密成型燃料燃烧机理研究进展    刘圣勇;王艳锦;杨群发;王智展;郭前辉;杨国峰;王晓东;

水泵并联选型及节能运行相关问题探讨    许淑惠;严颖;王哲斌;彭军;

化工仪表及自动化课程教学的几点思考    侯彦涛;王小林;

浅析PID参数整定方法    戴雅馨;

建筑物能效跟踪、控制、管理系统的应用与研究    王德林;冯廷龙;唐宏伟;陶金;李刚;

能耗统计在建筑节能工作中的应用    介鹏飞;李德英;

基于环路拓展的集中供热系统的原理与应用    陈华敏;李永安;

太阳能再生式连续除湿换热器的试验研究    赵耀;葛天舒;代彦军;

苏南地区老小区既有住宅节能改造集成技术体系及能耗评估    白建波;张宇;芮玮玮;杨江金;张菁燕;吴海军;

配位氢化物储氢合金的研究现状    郑雪萍;李平;安富强;曲选辉;

海水源热泵空调系统的经济、环境评价研究    端木琳;李震;舒海文;蒋爽;朱颖心;

山东省采暖空调度日数及其分布特征    李永安;常静;戎卫国;刘学来;

循环水泵选择设计中相关问题的分析    亓玉栋;

采暖散热器房间室内温度场分布研究    常静;李永安;刘学亭;

淀粉/纤维素类生物质发酵联产氢气和甲烷的机理研究    谢斌飞

玻璃幕墙安全性能评估及其面板失效检测技术    刘小根

可再生能源发电政策与环境效益分析方法研究    秦湘灵

低能耗建筑主动动态复合围护结构研究    张辉

主动配风固定床生物质气化炉气化参数影响研究    孙宏宇

太阳能新风系统设计与控制方法研究    杨军

基于EETP指标的夏热冬冷地区居住建筑围护结构热工性能及经济性研究    于靖华

保温砌模钢筋混凝土网格框架节能结构体系性能研究    赵晓艳

流致薄膜振动强化新风余热回收    卢艳华

SCPC集热器及其太阳能热泵热水系统研究    穆振英

矿井冰制冷降温系统能效测试与诊断    亓玉栋

大型热电厂间接连接供暖系统对新型墙体节能建筑供暖能耗分析    赵博

基于TRNSYS的空调系统自动控制仿真器的开发    迟光亮

城阳区旧村改造项目建筑节能工程风险管理    马海泉

唐山市公共建筑节能管理研究    党开春

华北地区绿色住宅建筑储能及其经济性分析研究    王臻

双馈型变速恒频风力发电机转子侧变流器控制技术研究    徐凤星

基于工质R134a的冷水机组换热器结构分析及系统特性研究    朱新华

文化微粒群算法及其在风电场风能资源评估中的应用    刘翔

气动执行阀粘滞特性建模与参数辨识方法研究    丛雨

太阳墙技术及其建筑一体化应用    黄槐荣;李炎锋;李俊梅;王维;

蜂窝平板太阳能集热器研制及闷晒性能实验    袁卫星,袁修干,杨春信,梅志光

我国建筑能耗状况及建筑节能工作中的问题    江亿;杨秀;

坚持科学发展,实现中国特色建筑节能    江亿;朱颖心;魏庆芃;林波荣;杨秀;

中国能源安全现状及其可持续发展    张波,陈晨,刘明利,陈藻

Matlab可视化界面设计与控件使用    印金国;

空调蓄冷材料研究现状及其新进展    方贵银,李辉

利用太阳能采暖的技术发展    苑金生

建筑节能新技术——相变储能建筑材料    周剑敏,张东,吴科如

用于相变墙体中的石蜡和多元醇相变材料的研究    闫全英;梁辰;周然;

生物质炭催化重整热解焦油技术研究    尤占平

温室-蓄热层-采暖房系统中的传热与流动研究    陈威

一种新型太阳能空气集热器的热性能研究    冯其明

低温热水地板辐射采暖系统的节能性分析及系统的优化设计    刘成林

地板送风系统对流热转移量的数值研究    张莉

太阳房及其组件的热性能研究    郝改红

太阳能集热器辅助提高日光温室地温的应用研究    王奉钦

低温地板辐射采暖数值模拟及其性能分析    周兴红

被动式太阳房室内热环境分析    张红梅

带内置卷帘特朗贝墙的热性能研究    陈星

办公空间地板送风系统的应用研究    张悦

相变墙体在北京地区的应用研究    乐海林

5kW太阳能热力水泵试验系统的计算分析    王德录,张晓明,边莉,张晓兵,方智平

太阳能中、低温集热器在工业中的应用    王德录

太阳灶的改进    K·S·王洪特拉;M·N·纳哈尔;B·V·拉梅纳;何静芳;

太阳能热水供应的现状与发展    韩晶,石久胜,高云峰

自制太阳能热水器    孙振华

我国太阳能集热器建筑构件化概念探讨——建筑师的声音    胡洋;袁莹;

太阳能聚光集热器模型    晓阳;

非金属平板集热器的性能分析    刘国新

太阳能热发电技术    剑乔力,葛新石

太阳能词汇    桂裕宗 ,石红恩 ,耿蕾 ,郭慧惠 ,王薇 ,陈卫华 ,汪海霞 ,颜敏 ,龙筱琴 ,李越

U型管集热器流场和热特性的模拟研究    安玉娇;高岩;李德英;

高承压性集热器板芯多材复合制造工艺的探寻    李韬鹏;

太阳能空气集热器热性能的实验研究    邱林;邹越;黄莉;任耿;闫敏;

太阳能建筑一体化集热器的研制和应用    赵春江;王恒龙;

津霸太阳能热水板三个示范工程简介    齐心;

三亚凯宾斯基酒店太阳能热水工程解析    陶明来;

金属-玻璃热管太阳能集热器的实验研究    孙艳;包小华;刘兆斌;王韩英;蒋乐书;

太阳能热水系统与建筑一体化的工程实践    高军林;朱吉顶;刘玉山;

一种太阳能冷-热并供系统的探讨    樊婷婷;付国庆;朱科;黄昕;

东北地区利用太阳能供暖可行性研究    刘晔;张喜明;马凤娟;

改型太阳能热水器提高建筑产能    何建清

壁挂式太阳能热水器市场仍待开拓    李静华

高盛和鼎晖斥资近1亿美元逆势投资皇明集团    证券时报记者 刘杨

我自主研发出中温太阳能真空集热管和集热器    高冠兴　记者 宋莉

设计多类型系统 完善太阳能热利用市场    本报记者 蒙华 刘荣慧

中国太阳能利用领先全球    王明峰

我国研发成功中温太阳能真空集热管和集热器    高冠兴　宋莉

我国太阳能利用领先全球    王明峰

太阳能热利用科普问答(一)    蓦妮

桑普平板式集热器独领市场风骚    本报记者 戴志忠

太阳能吸收与热输运纳米黑液材料的制备与性能研究    毛凌波

与建筑一体化太阳能双效集热器系统的实验和理论研究    罗成龙

基于人工神经网络的苜蓿固定深层太阳能干燥过程仿真    钱珊珠

太阳能热泵潜热蓄热供暖系统性能研究    韩宗伟

太阳能辅助燃煤发电系统耦合机理与热力特性研究    崔映红

上海高层住宅外界面太阳能系统整合设计研究    史洁

热管式光伏光热综合利用系统的理论和实验研究    符慧德

太阳能热燃料的能量转换原理与实验研究    侯智

电子膨胀阀开度对光伏—太阳能热泵系统性能影响的研究    王海涛

太阳能高倍聚光能量传输利用理论及试验研究    韩延民

太阳能热水系统与建筑一体化应用技术研究    郭晓洁

太阳能热水系统流体均布研究    卜江华

太阳能飞机飞行路线及溴化锂吸收式空调研究    刘俊

上海地区太阳能热水系统与高层住宅的一体化研究    钱烨

太阳能水源热泵复合系统运行特性研究    易勇兵

高寒地区太阳能建筑集热器的开发研究    赵振虎

光伏光热综合利用系统集热器结构设计与性能研究    彭文

太阳能热水系统工程计算机辅助设计系统的研究开发    刘凯波

太阳能在多高层住宅建筑中的应用研究    宋光明

太阳能地源热泵式空调系统研究    刘逸