太阳能除湿系统中混合盐溶液的性能

溶液除湿和太阳能再生技术,是解决高温高湿地区蒸发降温技术难题的关键。该文利用建立的太阳能再生溶液除湿实验台,实验测量研究了氯化钙（CaCl2）和氯化锂（LiCl）混合盐溶液（物质的量比1∶1）的密度与不同质量分数之间的关系;研究了进口空气的温度、湿度、流量,盐溶液的流量,溶液的质量分数、水汽压差等参数与除湿量之间的关系。结果表明：混合溶液的密度与其中的某一组分的溶液（CaCl2）密度非常近似,两者有很好的线性关系;影响除湿量的关键因素是传热传质过程中混合盐溶液和空气的水汽压差的大小。根据Ertas的实验研究,论文得到了氯化钙（CaCl2）和氯化锂（LiCl）混合溶液质量分数为20%～40%的溶液水汽压的计算公式,以及水汽压差和除湿量之间的关系式。该研究为禽畜舍、温室等设施除湿技术提供了新的研究思路。     

应用于太阳能集热再生系统的除湿效率模型

溶液除湿装置是太阳能空气预处理分级溶液集热/再生系统的重要组成部分,预测填料预除湿器空气出口参数变化是这种新型溶液再生系统设计时必须考虑的。文章通过定义湿度效率和等焓率预测填料型溶液除湿器的空气出口参数,采用实验和理论相结合的方法,分析影响湿度效率和等焓率变化的因素。发现当液气比小于2.0时,溶液和空气入口参数变化对湿度效率影响显著;溶液和空气入口温度对等焓率影响大;随液气比增加,湿度效率增加,等焓率下降。文章最后通过线性拟合方法得到湿度效率和等焓率的数学表达式,为太阳能空气预处理分级溶液集热再生系统理论建模提供理论基础。     

溶液热回收型太阳能集热/再生器的再生性能分析

该文使用溶液热回收的方法提高太阳能集热/再生器(collector/regenerator)的再生效率。通过数值模拟的方法分析玻璃盖板高度、溶液参数、空气参数、太阳辐射强度等因素对溶液侧有热回收的太阳能集热/再生器再生效率的影响。结果显示,在模拟条件下,使用热回收器使装置的溶液再生段由1 m升高为1.5 m,再生效率增加约93.6%,相当于C/R板长近似增加0.8 m,且热回收器效率越高装置再生性能越好;流量参数存在最佳值使得再生效率最高,且空气流量(溶液流量)的最佳值随着溶液流量(空气流量)的提高而增加。空气流量的较佳范围为100~150 kg/h,溶液流量的较佳范围为8~15 kg/h;在流量参数的较佳范围内,分析玻璃盖板高度对系统性能的影响,发现玻璃盖板高度的较佳范围为0.08~0.1 m;加热溶液比加热空气更能有效的提高再生效率;减小溶液的浓度或减小再生用空气的相对湿度,均会提高再生效率;在全年太阳能辐射强度较强地区宜采用带热回收器的C/R装置。这些结果为太阳能集热/再生器的设计和性能分析提供了一定的理论依据。     

太阳能空气预处理分级溶液集热再生系统特性

为了提高太阳能溶液集热再生器的效率,该文提出太阳能空气预处理分级溶液集热再生方法。通过定义蒸发率的品质系数和有效溶液比将一、二级太阳能集热再生模型和预除湿模型进行联接,建立系统数学模型。模拟结果表明,溶液预除湿的热交换效率为0.69时,有效蓄能密度SCe达到最大;室外空气相对湿度和太阳辐射强度存在一个临界值,用于判断该溶液再生方法和直接溶液集热再生的优劣。研究结果显示室外相对湿度越大,太阳辐射强度越弱,分级集热再生的方法越能体现其优势。     

气-气换热器对太阳能再生装置性能的影响

再生装置是太阳能蒸发除湿降温系统的重要组成部分,但普遍存在再生性能较低的问题。为了提高再生性能,将气-气换热器加装于再生装置中用于回收部分空气余热。讨论了两种再生装置的特点,测试了加装前后再生装置的性能。试验结果表明：再生装置的除湿增量、再生效率都随着太阳能热水温度的升高而提高;气-气换热器的加装能有效提高再生装置的再生性能,除湿量可以达到40～55 g/kg,较未加装时提高了35～45 g/kg;再生效率在热水温度90℃时可以达到60%,同等温度下高出未加装换热器50%。因此,余热的回收利用对于再生装置性能的提高至关重要。     

内热型除湿溶液再生器溶液再生方式及装置性能分析

内热型再生器作为一种高效溶液再生装置其性能主要由溶液加热形式、热水流向、传热单元数及溶液空气相对流向等决定.该文基于装置内溶液、空气、热水三者间的能量和质量守恒,分别建立预热、内热再生器在2种热水流向下的顺流、逆流、叉流的数学模型,并进行理论性能模拟和比较.数值模拟发现大部分工况下内热型再生器再生性能为预热型的2～4倍,且受溶液一空气流量比和热水-空气流量比影响较大.热水与溶液流向相反时的再生性能要优于相同时,最大可高于5％.再生性能随溶液-空气传热单元数和溶液-热水传热单元数的增大而提高,且存在性能增长最快的组合曲线.另外再生过程中大部分情况下溶液和空气呈顺流时的出入口浓度差最大,叉流为其0.97倍左右,逆流最低时仅达到其0.87倍左右.该文研究结果为内热型溶液再生器设计优化提供理论依据.     

太阳能集热器的研制及结构优化

为了将太阳能通过光热转化运用到农产品脱水干燥中,该文设计了一种平板型太阳能空气集热器。通过对比试验及热性能测试,取得集热器各部件的最佳结构,给出了太阳能空气集热器进出口温差与辐照度的关系式。吸热板为横向波纹,流量为0.06 kg/s,平均入口温度为22.16℃,平均辐照度为870.60 W/m2时,集热器平均效率可达84.53%;日平均环境温度17℃,上下通道空间比为2∶1时,闷晒温度最高能达到87.6℃,相比当时环境温度21.2℃提升66.4℃。此太阳能空气集热器具有低成本,高效率的特点,结构简单,易于安装,可用于农产品干燥除湿,在如今提倡低碳的形式下具有广阔的发展前景。     

基于微热管阵列的太阳能温差发电组件效率影响因素分析

为了提高太阳能中低温利用效率,该文将微热管应用于太阳能温差发电中,制成太阳能光热发电组件,并对组件光热转换效率、热电效率的影响因素进行分析。分析结果表明：集热器在受到外部环境、热损失的影响下,瞬时热效率优于国家规定的太阳能集热效率;在温差为30 ℃时,不同对数热电单元对转换效率几乎无影响;温差越大,热电对数对转换效率影响越大,127对热电单元,在温差为270 ℃时,提高到6.53%,转换效率要比1对热电单元要高出4.12%;相同数目温差发电片采用不同的串并联方式,对发电效率也有较大影响;负载电阻低于2 Ω,4片并联的输出功率最大;负载电阻为1 Ω时,4片并联的输出功率可达0.39 W;负载电阻介于2和15 Ω之间时,2片串联再并联的输出功率最大;负载电阻为5 Ω时,达到0.52 W;负载电阻大于15 Ω,4组件串联时其输出功率最大。     

南方温室内空气循环式蓄热除湿系统的冷凝、蓄热与除湿效应

根据2003年1月、2月的相关观测资料,研究了冷凝温室内空气循环式蓄热除湿系统的冷凝、蓄热与除湿效应。结果表明：冷凝温室在2003年1月的晴天里,集水池平均每天蓄积冷凝水76810m^3,折合温室产生冷凝水量32g／m^2和12．1g／m^3;平均每天冷凝水吸收的汽化热为18858kJ。在典型晴天,冷凝温室下、中、上各层的日平均相对湿度分别比对照温室降低2．7个百分点、3．5个百分点、2．6个百分点,日平均绝对湿度分别比对照温室降低2．7g／m^3、4．1g／m^3、4．5g／m^3;在1月份,2座温室内同日同层次的相对湿度与绝对湿度,均呈现出冷凝〈对照,但以晴天差异尤为明显,阴雨天差异较小。空气循环式温室蓄热除湿系统的冷凝、蓄热、除湿效果明显。     

基于分层模型的溶液除湿谷物就仓干燥系统性能及能耗

为实现安全、高效且节能的粮食干燥过程,发展就仓干燥新型技术,该研究提出一种基于分层模型的热泵驱动溶液除湿谷物就仓干燥系统,建立并验证系统中各部件数学模型,模拟了粮堆高度3m、初始水分0.2的稻谷采用通风量为120 m3/(h·t)在空气温度20～32℃,相对湿度55％～80％的不同室外天气参数下干燥致顶层稻谷达到安全水...     

装配加温除湿系统的轻简装配式日光温室设计及性能试验

针对中国传统日光温室土地利用率低、建设成本高、墙体构造各异及温度和湿度环境难以调控等突出问题,该研究设计出一种轻简装配式日光温室,并配套了基于温室主动蓄放热原理的冬季夜晚加温和除湿系统,其温室骨架可与主动蓄放热系统结合为一体。研究结果表明:相比于传统砖墙日光温室,轻简装配式温室冬季夜晚温度提高4.5℃以上;采用基于主动蓄放热系统热能的除湿系统,可将温室夜间相对湿度降低14%,相对湿度控制在80%以下;该温室可实现整体式装配安装,大大减少了施工时间和安装成本,温室后墙厚度为166 mm,与后墙为600 mm厚的砖墙温室相比,墙体占地面积减少72%,显著提高了土地利用率。     

聚光回热式太阳能土壤灭虫除菌装置光热性能

该文针对传统设施农业土壤灭虫除菌过程使用化学消毒法所带来的环境污染和农作物药物残留等问题,提出了新型聚光回热式太阳能土壤灭虫除菌装置,利用太阳能聚光集热技术加热空气进而对农业种植土壤进行高温消毒,同时将土壤所含有机物加热挥发,实现对农业种植土壤的修复,同时处理后的热土壤对进料空气进行预热,提高了装置的热能利用效率。该文介绍了聚光回热式太阳能土壤灭虫除菌装置的工作原理,利用光学仿真软件对装置中复合多曲面聚光器的光学效率进行了计算,基于光学计算结果,对聚光回热式太阳能土壤灭虫除菌装置的光热性能进行了室外试验,测试了装置的空气加热温度和集热效率。结果表明,用于土壤灭虫除菌的热空气在聚光比为3.6,流动速度为1.075 m/s时,装置的集热效率最高,加热后空气温度最高达到了88℃左右,集热效率为65%左右,能够满足农业土壤灭虫除菌所需的温度需求。     

阳台壁挂式太阳能:推进太阳能与建筑节能的结合

中国是一个发展中国家,人均能源资源相对贫乏。目前中国总面积为96亿hm2,耕地面积只有1.2亿hm2,人均耕地面积才只有933.8 m2。每年城乡新建建筑竣工面积约为15亿至20亿m2;建筑能源耗能占全社会总耗能近37%,其中建材的生产能耗占16.7%,用水占城市用水的47%,建筑使用的钢材占全国用钢量的30%,水泥占25%。目前,在中国已建成的近400亿m2的建筑中,99%为高耗能建筑,新建建筑中95%以上也仍属于高耗能建筑,因而建筑节能就成为重中之重。随着节能省地型建筑的大面积推广,高层住宅建筑在城镇建筑中越来越广泛,如何推广太阳能在高层节能建筑中的应用,成为政府、建筑商关注的一个要点。     

直接式太阳能干燥系统的热性能分析及应用

针对直接式太阳能干燥系统在实际应用过程中会存在干燥物料表面温度过高导致品质低下的问题,该文自行设计搭建一种直接式太阳能干燥系统,以红薯为干燥对象对该系统进行试验分析;同时在综合考虑室外气象参数、干燥物料热物性、搭建系统特性的基础上,基于能量平衡原理建立系统热性能动态数学模型,利用MATLAB2014a进行编程求解出干燥物料表面温度,将干燥物料表面温度的试验值与模拟值进行相关性分析,并对设计搭建的直接式太阳能干燥系统的应用进行分析。研究结果表明:物料表面温度的试验值与模拟值之间的决定系数为0.98,均方根误差为1,说明建立的系统动态热性能数学模型能够较准确的预测室内干燥物料表面温度,对防止物料表面温度过高导致物料干燥品质下降具有重要意义;直接式太阳能干燥系统的平均干燥速率比开放式太阳能干燥系统高7.7 g/h,干燥系统所获得的总热能量为3.92 k W?h,其平均太阳能热利用效率为21.23%。     

温室水循环太阳能利用系统高效节能控制策略

针对目前温室水循环太阳能利用系统无法在合理时间集热的问题,该研究开发模面装置,基于其表面综合温度提出高效节能控制策略。理论分析表明,日间表面综合温度反映集热器表面可集太阳余热,利用该温度与蓄热水池内水温之间的差值可较准确地判断集热时机;夜间表面综合温度接近于室内气温,利用该温度进行放热控制的方式实质上就是利用室内气温的方式。通过现场试验,测试提出的控制策略下实现的中空板水循环太阳能利用系统的集放热效果,并与现有的基于设定时间点或室内气温的控制方式的能力进行对比。试验结果表明中空板系统在提出的集热控制策略下获得的晴天的集热量（404.1 MJ）与多云天和阴天的集热量（分别为225.9和62.7 MJ）差异明显。而设定时间点控制集热,导致少集热（1.4 h）、无效运行（1.7 h）等问题。基于室内气温方式浪费集热时机：集热初期,太阳辐射较强,系统本可集热（31.8 MJ）,且集热量远大于能耗,集热COP（Coefficient of Performance）达20.2,但因气温低,系统并不运行;集热末期,还出现短期无效运行（多云天为0.7 h;阴天为2.4 h）。该研究提出的集热控制策略能以更低能耗实现更高集热量;放热控制方式也具有一定优势。