槽式太阳能集热系统集热性能试验研究

槽式太阳能集热系统在太阳能热发电领域的应用比较成熟,由于其光-热转化效率高的特点,近些年在牧草干燥领域的应用也越来越多。为了进一步提高牧草干燥效率,以槽式太阳能集热系统作为稳定的干燥热风能源输出,研究其真空集热管集热性能和热损失是槽式太阳能热利用的关键。利用槽式太阳能集热系统加热导热油储能,通过追踪真空集热管进、出口温度和真空集热管内温度,阐述了进入真空集热管内的导热油瞬时温度与集热器瞬时光热转换效率和真空管热损失的关系。结果表明,集热器瞬时光热转换效率与导热油进入真空集热管的温度有关,进入真空集热管导热油温度越低,换热越充分,真空集热管热损失越少,真空集热管瞬时光热转换效率越高。加大真空集热管出口和入口的导热油温差是提高槽式太阳能集热蓄热能力的关键。     

真空管式太阳能热水器在寒冷地区的正确安装与使用

真空管式太阳能热水器是采用高硼硅玻璃真空集热管作为吸热元件的一种科学技术含量较高的太阳能热水器。全套设备有数支长1.2m或1.5m的高硼硅玻璃真空集热管和漫反射板构成的集热器、不锈钢内胆水箱、保温材料和支架等组成。它的特点是集热管采用圆柱形双层玻璃真空管,两层玻璃管之间的真空度为 P≤5 ×10-3Pa,防冻性能好,一年四季可以使用,内管的吸热涂层采用厚靶磁控溅射技术制备的A1-N/A1太阳能射线选择性吸收涂层,涂层的吸收率a≥92％、发射率ε≤6％,     

槽式抛物面太阳能聚光集热器供热厌氧反应器研究

应用能量密度较高的槽式抛物面太阳能聚光集热器(PTC)为厌氧反应器提供热源,确定装置中重要单元的尺寸,并进行了反应器内部能量平衡的计算,得出8 m~3的地下厌氧反应器内最大2处负荷分别为进料热损失与发酵物料散失热量,分别为16 077.31 k J/d和23 180.01 k J/d。通过计算得出相应的聚光集热器的关键参数,确定光孔宽度b为2.4 m,焦距f为0.6 m,集热板面积为4.16 m~2,集热管直径为0.016 8 m。应用流体力学模拟软件Fluent对反应器内整体的传热效果进行模拟,仿真结果表明反应器内料液温度可维持在35℃左右。采用与设计参数相近的PTC系统和厌氧反应器进行试验验证,厌氧反应器内料液温度保持在33.6~35.8℃,与Fluent仿真结果基本吻合。     

日光温室带竖向空气通道的太阳能相变蓄热墙体体系

基于已有日光温室专用多曲面槽式空气集热器,提出一种带竖向空气通道的太阳能相变蓄热墙体构筑体系,通过主动与被动相结合的蓄热方式,提高日光温室后墙体的太阳能热利用率。为了验证构筑体系的科学性和可行性,分别搭建了日光温室专用多曲面槽式空气集热器试验系统和带竖向空气通道的相变蓄热墙体试验系统,分析了太阳辐射强度、集热器内空气流速、日光温室中间显热蓄热墙体层内空气流动参数(空气流速、空气通道间距、空气流动方向)等对空气集热器太阳能热利用率以及墙体主动蓄热能力的影响规律。研究结果表明:当集热器内空气速度为1.4~1.8 m/s时,集热器的综合集热性能最佳,集热量随着太阳辐射强度的增加而升高;当墙体内竖向空气通道间距为400 mm、空气通道内空气速度为0.26 m/s、空气流动方向为上进下出时,相变蓄热墙体换热效率为66.2%,主动蓄热量约为9.43 MJ/m3,其中中间砌块层的蓄热量约占82.3%,墙体日蓄放热效率为98.4%。     

气助式静电喷头感应电场及荷质比研究

气助式静电喷雾技术在果园植保机械中被广泛应用,能够有效增加雾滴在叶片背面的沉积。为此,通过数值仿真计算了气助式静电喷头的电极环中心线上的电场分布,并根据电极环的轮廓参数设计正交试验研究了电极环外径、内径和厚度对电场强度影响的显著性;确定了最优工作参数为外径30mm、内径4mm和厚度1mm;根据最优工作参数研究了荷电电压对电场强度和荷质比的影响规律,当荷电电压为3kV时,荷质比达到3.41mC/kg。     

分段槽式太阳能聚光器参数优化及性能分析

聚光器是太阳能聚光集热系统的核心部件之一。分段槽式太阳能聚光器因其具有较小的风阻,较低的镜面高度,同时可达到较高的聚光倍数而具有广泛的应用前景。针对影响分段槽式聚光器聚光性能的跨度、安装高度及抛物反射面远离中心线一端在XY平面上纵坐标值b共3个因素进行了理论分析及试验验证。结果表明,随着聚光器跨度增大,聚光比也会随之增大,跨度一定后,聚光比基本保持不变;聚光器跨度与焦距一定,随着b值增加,聚光比也随之增大;聚光器安装高度以及b值一定,跨度对聚光比的影响不大。通过试验系统分析计算,该类型聚光器在实现较高倍数聚光时可保证较高的集热效率。研究参数可为分段槽式太阳能聚光器的设计提供一定的理论基础。      

大枣太阳能组合干燥装置的设计

为缩短大枣的干燥时间及相应干燥成本,利用中国西北部地区充沛的太阳能资源,设计了槽式太阳能与常规能源相结合作为热源的大枣组合干燥装置。结合大枣的干燥特性,确定了干燥装置的总体结构设计方案,完成了集热、干燥等关键部件设计选型,并对核心部件真空干燥箱进行了改进,使其具有热风、真空两用功能;同时,利用该装置进行了大枣片干燥试验。试验结果表明,应用太阳能组合干燥装置达到了设计目标,缩短了干燥时间,大大降低了能耗,干燥质量明显提高。     

燃料流量与管径对受限空间下微小火焰的影响分析

以小尺度陶瓷管为燃烧器喷管,与陶瓷管同轴的石英玻璃管构造受限空间,采用实验研究与数值模拟相结合的方法分析液体乙醇微小射流火焰特性。实验选择燃料流量为0~2.1 m L/h,采用的陶瓷管包括内径为1.0 mm和0.6 mm两种。结合火焰燃烧过程所涉及的特征参数,包括液滴高温蒸发率、无量纲热损失、熄火直径等,分析了不同燃料流量、燃烧器喷管内径等对微火焰稳定性、温度、形态等的影响。液体乙醇流量从零开始增加,整个变化过程会经历5个阶段,同时微火焰温度升高。而燃烧器喷管内径减小时,火焰逐渐变小。研究结果表明在稳定燃烧阶段,随着乙醇燃料流量的增加,燃料整体高温蒸发量增大,微火焰温度升高、火焰高度增大;随着燃烧器喷管内径减小,无量纲热损失增大,微火焰温度降低、火焰高度减小。适当调整燃料流量和燃烧器喷管内径有利于增强火焰稳定性。     

碟式太阳能聚光器的研究现状及展望

阐述槽式、塔式和碟式三种太阳能热发电系统的基本工作原理及各自优缺点,对比得出碟式太阳能热发电系统以其发电效率高、占地面积小、布局灵活等优势而倍受人们青睐。碟式太阳能聚光器作为碟式热发电系统中极其重要的部件之一,其性能的优劣对系统的发电效率、稳定性、成本等影响很大。结合国内外碟式太阳能聚光器的研究现状,指出当前碟式太阳能聚光器研究中存在的一些不足,为研制出一种聚焦比高、成本低、稳定性强的碟式太阳能聚光器提供一定的理论基础。     

温室用百叶窗槽式太阳能集热器的设计与研究

温室作为农业生产中的重要设施,为北方越冬农作物、反季节蔬菜、水果栽培提供了适宜的生长环境,传统的温室供暖存在能耗大、成本高、污染环境等问题。课题组设计一款适于温室软顶安装的百叶窗槽式结构太阳能集热器,该集热器结构由单体槽式太阳能集热器构成,根据需要进行串并组装,能主动追踪并最大限度接收太阳能,达到供暖目的;热量过剩时,可转动百叶窗结构,减少太阳辐射强度,动态调节热量输出。     

秸秆纤维墙体结构高温性能和火灾温度场研

以秸秆纤维轻质墙体为研究对象,分析其结构和组成及其对材料高温性能的影响;通过TG-FTIR分析,研究了高温作用下的秸秆纤维墙体材料的物理化学变化过程.在上述基础上,针对该种新型建筑材料进行了烧失量实验,利用DRS2.6数据回归分析软件,建立了火灾温度-烧失量的一元回归模型.同时,以200 mm厚的秸秆纤维外墙保温板为例,在ISO9705标准火灾实验间对温度-烧失量回归模型进行了校验.结果表明:回归方程准确可信,可用于火灾后各部位的温度变化情况、起火原因的认定和灾后强度评估.'     

提高车用YJP-Q系列加热器用燃烧器性能的研究

为进一步提高YJP-Q系列车用加热器用燃烧器性能,通过台架试验对燃烧器做了外筒至热交换器壁面不同距离、燃气回流罩至导流体不同距离和燃气回流罩缩口不同直径对比试验,还做了导流体上轴向进气孔不同孔径及喇叭筒前端进气槽不同进气面积对比试验,以及燃烧器单内筒、单外筒和双筒对比试验。试验结果表明:燃烧器外筒至热交换器壁面15~30 mm为宜;各种直径的燃气回流罩均在距导流体100 mm处热功率和热效率最大,但排放中HC较高;回流罩缩口直径以功率论102 mm为最好,89 mm略次,但89 mm综合性能较好;燃烧器使用单内筒或单外筒,因热辐射有短路损失而较双筒燃烧器热效率低7%左右;燃烧器喇叭筒进气槽和导流体轴向进气孔直径过大时,易影响火焰的稳定性,使燃烧噪声明显增大。     

具有余热回收功能的旋风分离器性能的数值分析

旋风分离器能够去除工业废气中的固体颗粒,但排出的气体仍然有大量余热,为了回收利用废气的余热,实现节能减排的目的,在旋风分离器壁面外侧安装不同直径换热管,并且通过数值模拟对比分析旋风分离器在安装不同直径换热管前后的分离效率和换热效果.研究结果表明:安装直径80,100 mm的换热管对旋风分离器的内流场影响较小,与无换热管时相比分离效率平均降低约1%;安装直径100 mm的换热管与安装直径80 mm的换热管相比换热管内气体温升降低约2 ℃,二者在传热面的传热系数基本一致;因安装直径100 mm的换热管处理的气体流量大,管内气体吸收的热量大,综合考虑分离效率和换热效果,采用管径为100 mm换热管的旋风分离器较好.此研究的结果可以为设计和优化兼顾气固分离效率和余热回收效果的旋风分离器提供参考.     

牧草干燥太阳能聚焦吸收器机理分析与优化

目前太阳能干燥设备是以非聚焦板式空气集热器为关键工作部件,其干燥效率和生产率均较低。为此,研究了太阳能聚焦吸收器的黑腔功能,利用该功能减少聚焦光线对外二次辐射和能量损失。设计4种结构类型的太阳能聚焦吸收器,进行了性能机理研究和对比分析,其中三角形聚焦吸收器呈现出良好的黑腔效果。进一步对三角形聚焦吸收装置进行优化,得出吸收器内腔深度在4 cm左右时性能最佳。对4种吸收器进行了试验测试,结果表明,三角形优于圆弧形,圆弧形优于方形,性能最差的是半圆形。吸收器开口宽度为5 cm时的黑腔效果低于开口宽度为3 cm时的效果。盖板形状对吸收器性能产生影响,平板优于圆形,V形最差。     

基于Comsol和BBD的折流板太阳能空气集热器结构优化

太阳能空气集热器是太阳能干燥系统的重要部件,集热器结构设计对集热性能具有重要影响。设计一款基础折流板集热器,通过太阳能模拟器测试集热器在一定边界和材料参数条件下的出口温度。基于Solidworks和Comsol构建集热器三维实体模型,采用reliable k ε湍流模型数值研究集热器的集热性能。结果表明,出口温度试验值和模拟值相对误差小于0.70%,数值模拟有效,可靠性高。基于BBD（Box Behnken Design）试验和响应面法,研究折流板不同倾斜角度组合对集热性能的影响,分析试验结果得到最佳参数组合：折流板1倾斜角度为-10°,折流板2倾斜角度为10°,折流板3倾斜角度为-10°,折流板4倾斜角度为10°,并以此优化集热器折流板布置,得到一款倾斜折流板集热器。与基础折流板集热器相比,倾斜折流板集热器出口温度升高1.63 K,集热效率提升4.01%,入口、出口压力损失降低44.80%。基于流体旁通效应,对折流板进行开孔,进一步优化吸热板的积热和流场分布,得到一款开孔型倾斜折流板集热器。与基础折流板集热器相比,开孔型倾斜折流板集热器出口温度升高2.03 K,集热效率提升4.99%,入口、出口压力损失降低43.13%。对开孔型倾斜折流板集热器入口风速条件进行单因素试验,得到较优的入口风速条件,即0.5~1.0 m/s,可以满足农产品太阳能干燥需求。     

播种机气送式集排器增压管内种子流运移特性研究

播种机气送式集排器增压管是种子颗粒输送过程中的重要组成部分,其结构直接影响到播种机的作业性能。本文运用理论分析与EDEM-Fluent耦合相结合的方法来研究增压管内种子流运移特性。经过理论分析后,得出影响种子颗粒的因素主要有增压管结构、输送气流和装置材料等。由于装置材料和输送气流均是外部因素,本文主要以油菜种子为例,研究增压管结构对种子颗粒运动状态的影响。耦合分析得出：常用增压管中V型波纹式的增压管对种子流有较好的扰动分散等作用;在气流速度为16m/s时,增压管直径为30mm、长度为100mm、宽度为10mm、深度为2mm时出口种子流质量较为均匀,其变异系数为17.32%。开展台架试验验证了耦合参数和模型选择的正确性。     

荔枝定向去核剥壳机设计与试验

基于荔枝的物性特征和柔性去核刀具,设计了一种自动定向、去核、剥壳和分离一体联动的荔枝定向去核剥壳机,在不同的工况条件下考证其去核剥壳后果肉的完整率和果汁损失率,结果表明:在定向对辊直径为72 mm、对辊间隙为2 mm、转速为93 r/min、荔枝纵径比等效直径长为1.3 mm以上时,定向成功率超过90%;在刀管内径为10 mm、果顶余量为2 mm、刀轴转速为12 r/min时,去核成功率为80%;在进料口间距为16 mm、出料口间距为20 mm、剥壳辊倾角为0°、主轴转速为15 r/min时,剥壳成功率为100%,灯笼状果肉的完好率超过80%。     

下降管生物质热裂解液化反应器设计

以固体热载体加热工艺原理设计开发了一种新型下降管生物质快速热裂解液化反应器.详细阐述了反应器中的陶瓷球热载体换热器、颗粒喂料器、反应管、颗粒分离及热裂解气冷却系统等主要组成部件的结构,并对各部件的性能进行了试验测试.试验结果表明,热载体的温度与喂料速率控制精确,热载体与炭粉颗粒分离完全;空心锥喷嘴非常适合生物质热裂解气体产物的喷淋冷却,当喷嘴孔径为4.0mm、液体压力为0.2 MPa时雾化效果最佳,利用该喷淋冷却方式时秸秆类生物质热裂解生物油的收集率达到43％.     

保育猪智能粥料饲喂系统设计与试验

针对保育猪死淘率高、饲料浪费多、人员劳动强度大等问题，搭建粥料机样机测试平台，并设计保育猪智能粥料饲喂系统，系统由机械本体、手持终端、中央控制器和云平台四部分组成。对机械本体中螺旋输送机安装高度、排料通道内径和破拱结构形式进行正交试验，得到参数最优组合为：螺旋输送机安装高度为60 mm，排料通道内径42 mm，破拱结构采用上下破拱结构结合的形式，此组合下填充效率最优，λ值为14.2 g/r。系统供水量误差为1.43%；当水料比≥1.5∶1时，食槽液位监测装置满足系统工作要求，研究可为保育猪智能粥料饲喂设备的研发提供参考。