太阳能热水系统流体均布研究

【摘要】：目前我国太阳能热水器产业进入高速发展时期，每年以20％—30％的速度增长，到2002年，年产量已达1000万m~2，年产值达110亿元，占世界第一位，太阳能热水器已成为太阳能热利用中最成熟、最具经济性的产品，太阳能热水器产业成为了世界快速、稳定发展的新兴产业之一。 太阳能集热器阵列中的流体分布极不均匀，在同一集热器阵列中流过不同集热器中的流量可能相差几倍、十几倍、甚至数十倍，从而使太阳能热水系统热效率降低，能量损失较大。本课题针对太阳能集热器阵列中流量分布不均的问题，通过对太阳能热水系统建立理论模型、实验模型，寻求解决太阳能集热器系统流量分布不均的思路和方法。 根据流体力学知识对太阳能热水系统建立了一个数学离散型模型，简化计算过程，提出了流量分布不均的理论依据。利用计算机对数学离散模型进行数值模拟，确定了系统的流量分布规律。进而建立流体均布模型，利用计算机模拟，研究分析使流体均匀分布所需的集管阻力特征。研究太阳能热水系统集管阻力特性对流量分布的影响，为解决太阳能热水系统流量分布不均奠定了理论基础。在理论分析的基础上，探讨工程上解决流体分布均匀化的方法。 建立实验模型，测试必要的流体阻力参数，得到了支管的总沿程阻力系数k_3和集管的总沿程阻力系数k： k_3=443.535Re~(-0.1839) k=460.9486Re~(-0.3315) 根据测得的流体阻力系数，计算太阳能热水系统集热器阵列在自然状态时的流量分布，验证离散型数学模型的正确性。同时根据流体均布模型，建立一个流量均布的实体模型，测量流体均布模型的流量，对流体均布模型的正确性进行验证。 按流体均布模型确定的集管阻力特征进行实验，集热器阵列不同集热器的流量基本趋向均匀，集热器相互间的流量差小于3％，进一步证实了流体均布模型的正确性和可行性。 【关键词】：太阳能热水系统 流量 流量均布 阻力配置 集热器阵列
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2003
【分类号】：TS914
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 符号表8-9
• 第一章 绪论9-14
• 1.1 课题研究的背景及意义9-10
• 1.2 课题的来由、研究现状10-13
• 1.3 本课题的主要研究内容13-14
• 第二章 太阳能热水系统概况14-19
• 2.1 太阳能热水器发展历程14-15
• 2.2 太阳能热水器发展现状15-16
• 2.3 太阳能热水器发展趋势16-19
• 第三章 理论模型的建立与研究19-37
• 3.1 引言19-21
• 3.2 自然状态的数学模型21-27
• 3.2.1 基本假设21-22
• 3.2.2 二维离散数学模型22-26
• 3.2.3 计算结果与微机模以26-27
• 3.3 流体均布模型27-32
• 3.3.1 基本假设27-28
• 3.3.2 二维离散数学模型28-32
• 3.4 工程模型探讨32-37
• 第四章 实验模型的建立与研究37-46
• 4.1 实验模型的确定37-39
• 4.2 各种参数的确定39-41
• 4.2.1 测量单片集热器支管的沿程阻力系数39-40
• 4.2.2 测量单片集热器集管的沿程阳力系数40-41
• 4.3 流体均布模型实验研究41-44
• 4.4 太阳能集热器阵列实验结果与计算结果比较44-45
• 4.5 实验小结45-46
• 第五章 结论与展望46-48
• 5.1 本课题研究的理论和实际成果总结46
• 5.2 尚待解决的问题及研究展望46-48
• 致谢48-49
• 参考文献49-53
• 附录53-57
• 1 实验模型各集热器支管流量与压力差53-54
• 2 实验模型集热器汇流集管流量与压力差数据54-55
• 3 实验模型集热器分流集管流量与压力差数据55-56
• 4 实验模型自然状态不同流量的静压分布56-57
• 5 实验模型在不同流量下各集热器流量分布及其调节后结果57

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