温室冷却除湿用翅片管换热器空气侧的性能

为探究温室环境对冷却除湿系统中亲水翅片管换热器空气侧性能的影响机理,在风洞营造的温室环境下(温湿度分别为285～308 K和60%～90%),对带有厚度为0.8 μm亲水涂层的铝翅片管换热器进行了空气侧性能试验,与无亲水涂层翅片管换热器空气侧的性能对比;分析了进口条件对翅片管换热器热质传递及阻力特性的影响,并对现有无亲水涂层翅片的性能预测关联式进行了修正,确保修正后的关联式适用于温室及相似环境下带亲水涂层的翅片管换热器。试验结果表明,带亲水涂层翅片的传热因子、传质因子及摩擦因子均小于无亲水涂层翅片;带亲水涂层翅片的传热因子、传质因子及摩擦因子随空气侧雷诺数和制冷剂进口温度的增加而减小,随相对湿度的增加而增加;修正后传热因子、传质因子和摩擦因子的关联式能够在±10%的误差范围内涵盖92.9%、96.4%和96.4%的试验数据,3种因子的平均误差分别为5.1%、5.9%、4.7%。该研究可为温室及相似环境下冷却除湿系统中亲水翅片管换热器的设计与应用提供参考。     

日光温室墙体保温层最佳厚度的确定

[目的]研究目前国内日光温室复合结构墙体保温层的最佳厚度,为不同保温材料在日光温室墙体中的应用以及日光温室动态热性能分析提供参考.[方法]运用EnergyPlus软件建立日光温室动态热性能分析模型,对所建立的模型进行验证.基于建立的日光温室模型和提出经济分析模型,对北京和沈阳地区不同保温材料日光温室墙体保温层厚度进行优化分析.[结果]在典型气象条件下,采用挤塑聚苯乙烯(XPS)、发泡聚苯乙烯(EPS)、岩棉(RW)和玻璃棉(GW)四种保温材料,北京地区日光温室三重结构墙体中的保温层最佳厚度依次约为40、60、110和120 mm;沈阳地区该结构墙体中保温层最佳厚度依次约为50、70、120和130 mm.[结论]分析四种材料的保温性能以及使用环境条件,日光温室墙体保温材料优先使用挤塑聚苯乙烯(XPS),其次是发泡聚苯乙烯(EPS).     

兰州地区日光温室用双管多曲面槽式空气集热器结构优化及其应用

以双管多曲面槽式空气集热器为试验对象,采用蒙特卡罗光线追踪法对不同结构参数的集热器进行光线追踪,结合信噪比分析得到较优结构的集热器,以期达到最大的光线汇聚率,并与兰州地区的日光温室太阳能主被动协同蓄热供热墙体相结合构成主动集热系统,考查其应用效果。结果表明:当集热器在进光口宽度为670 mm,出光口宽度为210 mm,集热器总高度为545 mm,二次反射平面镜高度为40 mm时,光线汇聚率在太阳入射角为0°~7°时可达到100%。工程试验结果显示,若日累计太阳辐射强度为19 MJ·m-2,室外平均环境温度为1.8℃时,总长10 m且管内空气流速为1.67 m·s-1的集热系统可获得2115 W的瞬时集热量和35.7%的最大瞬时集热效率。并统计出该集热系统在冬季晴天实测的28 d里累计集热量为633 MJ。该研究结果可为双管多曲面槽式空气集热器优化设计及其实际应用提供参考依据。     

日光温室平板微热管阵列蓄热墙体热性能试验

为提高日光温室复合结构墙体热稳定层的温度并提升温室墙体材料的蓄热性能,该研究提出一种新型日光温室平板微热管阵列蓄热墙体(Micro Heat Pipe Array,MHPA),搭建了小型MHPA墙体温室试验台,采用对比试验的方法,结合温室墙体温度、墙体蓄放热量以及温室环境温度等评价参数,对比分析了典型日MHPA墙体的蓄放热特性及其改善温室热环境效果。结果表明,与普通温室相比,冬季典型晴天,放热时段(17:00至次日9:00)MHPA墙体内表面平均温度提高1.6～2.3℃,由室内向室外沿墙体厚度方向0～370 mm区域内MHPA墙体内部的平均温度提高2.7～4.0℃;MHPA温室的平均温室环境温度提升1.2～1.5℃,地表面平均温度提升0.6～1.0℃;MHPA墙体的日总蓄热量提高了8.93%～14.35%,日总放热量提高了2.24%～8.07%,且在夜间23:00至次日7:00 MHPA墙体的放热速率高于普通墙体的,平均提升11.53%。因此,MHPA墙体引入于日光温室墙体中可提升温室墙体材料的蓄放热性能,改善温室热环境。该结果可为日光温室平板微热管阵列蓄热墙体的应用提供参考。     

日光温室冷凝除湿系统用蒸发器强化传热数值分析

为提高日光温室冷凝除湿系统中蒸发器的综合换热性能,将三角翼型涡发生器强化传热技术引入到蒸发器中。该文针对平直肋片管翅式蒸发器和加装三角翼型涡发生器肋片管翅式蒸发器的热质传递与阻力性能,建立了这2种蒸发器的三维传热模型,运用平均努塞尔数、阻力系数、析湿量、肋片效率及强化传热因子等评价参数,对不同除湿工况下2种蒸发器的传热传质及阻力特性进行了对比分析。结果表明,涡发生器下游的空气通道两侧肋片表面凝结液主要分布于纵向涡流边界以外,边界形状分别呈条带状和椭球状;涡发生器降低凝结液尺寸和脱落直径的同时使蒸发器的析湿量平均增长了50.79%,增强了蒸发器排液能力和除湿能力;涡发生器使蒸发器肋片效率平均提高了2.00%,并将蒸发器空气侧平均努塞尔数平均提升了25.45%,强化传热因子平均提升了9.61%,但阻力系数平均增长了51.70%;在空气相对湿度高于70%的除湿工况下,蒸发器的入口空气流速推荐值取2 m/s。该研究可为日光温室冷凝除湿系统蒸发器的结构优化设计提供参考。     

4种用于温室除湿的亲水翅片管蒸发器热湿传递性能分析

温室冬季高效除湿需求已经成为制约中国温室产业高质量发展的技术难题之一。为了提高温室用冷冻除湿系统中亲水翅片管蒸发器的热湿传递性能，该研究建立了低温高湿工况下平翅片、带涡产生器平翅片、波纹翅片、开缝翅片4种亲水翅片管蒸发器空气侧的数值传热模型，采用蒸发器的换热量Q、努塞尔特数Nu、摩擦因子f、单位翅片面积析湿量和强化传热因子JF等评价参数，对比分析了低温高湿工况下4种亲水翅片管蒸发器空气侧热湿传递性能。结果表明，与平翅片相比，带涡产生器平翅片、波纹翅片、开缝翅片空气侧的Nu、Q和f均高于平翅片，且开缝翅片的Q和f在相同条件下均最大；4种翅片的f随入口风速的增大而大幅度减小，而相对湿度对f的影响较小；单位翅片面积析湿量均随入口风速和相对湿度的增大而增大，波纹翅片的除湿能力最优；在入口风速1～4 m/s和相对湿度80%～95%条件下，波纹翅片管蒸发器的JF因子平均值最大，其热性能最优；在冬季寒冷地区低温高湿的温室中，推荐选用波纹亲水翅片管蒸发器对温室内空气进行除湿。该研究可为温室低温高湿环境下除湿系统用亲水翅片管蒸发器的设计与应用提供参考。