全玻璃真空管太阳能阵列供暖系统性能试验

为了研究实际工况下全玻璃真空管太阳能集热器系统的动态供暖性能,通过试验研究和理论分析得出了储热水箱总热损系数、太阳能集热器阵列集热效率的回归方程以及系统太阳能利用率的计算公式,结果表明:2015年11月24日至2015年12月5日,储热水箱总热损系数为25.82~31.53 W/℃,全玻璃真空管太阳能集热器阵列的集热效率为38%~72%。以2015年11月30日为例,系统的太阳能利用率为37.1%,太阳能集热器所收集的热量仅有54.6%被利用,系统热损过大。通过对比系统供热量和建筑逐时耗热量发现:在供暖期间,系统所提供的热量远大于该段时间的建筑耗热量,特别是在供暖初期,供热量达到了该时段建筑耗热量的10倍以上,供热量和供暖时间过于集中;针对此问题提出了单户太阳能供暖系统运行策略的改进建议。     

龟壳形全玻璃真空太阳集热器的设计与研究

阐述了一种新型全玻璃真空太阳集热器的设计依据及设计计算,采用求极值的数学方法得出了该太阳集热器的合理尺寸与形状,并研制出这种太阳集热器。采用DB41/016-1998标准对其检测结果,该太阳集热器具有热效率高、稳定性好、成本低、寿命长等特点,有较高的推广应用价值     

灰尘对全玻璃真空太阳集热管热性能的影响(简报)

全玻璃真空太阳集热管外部灰尘的累积会导致真空管集热性能不断降低,为了确定灰尘对全玻璃真空太阳集热管的影响,该文从累计太阳辐射与真空管连接水箱温差关系入手,首先对水平和倾斜45.安装的真空管各两根进行30d的闷晒.后对水平、倾斜管其中各一根进行除尘处理,随后将真空管分别以30°,42°,45°和50°倾斜安装,经过30 d的闷晒后,不做任何处理.研究结果表明,在相同的累计辐射下,除尘管最终得热量几乎不变,而未除尘水平、倾斜管则分别下降了0.98×104J和5.24×104J,各占其总得热量的2.11%和10.25%,说明灰尘对倾斜真空管影响较水平真空管更为显著;30 d闷晒后,30°,42°,45°和50°倾斜安装真空管最终得热量分别下降了13.8×104,4.91×104,5.90×104和6.22×104J,各占初次测量总得热量的29.83%,10.99%,12.75%和11.90%,经假设检验后可知灰尘对30°安装真空管影响最为显著,其次分别为50°,45°和42°真空管.     

热管式真空管太阳能聚光集热系统传热特性分析

该文设计了一套最高可提供473 K高温热水的热管式真空管太阳能聚光集热系统,为研究该系统的传热特性并为系统设计提供理论依据,建立了热管式真空管太阳能聚光集热系统传热过程的一维数学模型,计算并分析了该系统的传热性能。计算结果表明,该文设计的热管式真空管太阳能聚光集热系统的瞬时热效率均高于70%,且随太阳直射辐照强度和环境温度的升高逐渐升高,随传热流体温度和风速的升高逐渐降低。热管式真空管接收器内工质的工作温度和压力也随太阳直射辐照强度、传热流体温度、环境温度及风速的变化而变化。在该文计算条件下,热管的工作温度在327.6~503.2 K,工作压力在0.016~2.8 MPa,符合以水作为热管工质的最佳工作范围(293~523 K)。环形区域压力和渗入气体种类对集热系统传热性能也有明显影响。当环形区域压力P10~(–3) Pa时,接收器热损失较小且随压力变化基本保持不变;当P10~(–3) Pa时,随着环形区域压力升高,接收器热损失逐渐增大。另外,环形区域渗入气体的导热系数越大,接收器热损失越大。该研究对了解热管式真空管太阳能聚光集热系统传热特性、优化集热系统结构、指导系统设计具有一定的实用价值。     

基于微热管阵列的平板太阳能热水器的性能试验

为了检验一种新型平板太阳能热水器的性能,该文对其核心部件—基于微热管阵列的集热器及其组成的热水器进行了热性能试验。集热器热性能测试结果表明,微热管阵列平板太阳能集热器瞬时效率的斜率为4.7,截距为0.80,分别优于国家标准要求值11.0%和22.3%。在满足测试要求的天气情况下,对微热管阵列平板太阳能热水器进行的多次热性能测试结果表明,热水器的日有效得热量均高于国家标准要求值,日平均集热效率均高于60%。同时,该热水器具有承压能力强、无炸裂、轻巧、成本低、无需焊接、抗冻性能好、易于建筑一体化等优势。基于微热管阵列的平板太阳能热水器由于性能优异,并能克服现有太阳能热水器的缺点,具有广阔的应用前景。     

基于气液两相流的循环集热晒管传热特性分析

为提高太阳能集热管供热水平,研究不同流速对太阳能集热管效率的影响,解决传统集热管受光面小、热损率高等突出问题,该文设计了一种具有高效吸收光热和保温性能的循环集热晒管。循环集热晒管由真空石英直管、石英弯管和连接段组成,真空石英直管之间采用串联循环方式连接,以扩大受光面积,增加接收的太阳热能。通过微元分析法推导循环集热晒管内双流体的液相与气相的能量平衡方程,建立了循环集热晒管内两相流数学模型;对两相流模型求解区域进行离散化和迭代求解,获得不同入口质量流量下晒管内水蒸气产生的位置和质量分数;设计并开展试验以验证两相流模型,分析单相流、两相流条件下循环集热晒管的热性能。研究表明:在入口质量流量4.42 kg/h条件下,循环集热晒管内流体达到饱和温度,开始汽化;晒管内流体温度与入口质量流量呈反相关,最高温度可达120℃,而晒管集热效率与入口质量流量呈正相关,最高集热效率可达0.87。综合考虑流体温度和集热效率,最优入口质量流量为4.15kg/h;两相流模型(压力为0.1 MB)得到的晒管集热效率理论曲线与试验测定曲线基本相符,误差在±2%以内。该文成果是真空管内两相流动分析的有益补充,为南疆盐碱水淡化的工程应用提供参考。     

间接加热式列管回转干燥机传热系数模型构建

传热系数是列管回转干燥机设计和热工计算所必须的至关重要的设计参数之一,其精度的高低决定了干燥机尺寸、结构设计以及操作参数的合理性。目前还没有一种能够确切描述其加热管与物料颗粒传热过程的可靠而实用的传热模型。该文在对列管回转干燥机传热机理分析的基础上,提出了列管与颗粒间换热的基本构成为：列管管壁与气体介质间对流、气体介质与颗粒间的导热以及列管管壁与颗粒间的辐射换热;通过对列管回转干燥机内料层膨胀的试验研究,分析了颗粒对列管气膜边界层的影响;在此基础上,建立了预测列管外壁与颗粒间总传热系数的数学模型,并以2 mm直径的陶瓷球为物料,在6个转速条件下测量了管壁与颗粒间的换热系数,对模型进行验证;试验结果表明,模型预测的误差小于13%,可满足工程计算的精度要求。研究结果可为列管回转干燥机传热机理的深入研究提供参考。     

太阳能耦合燃料电池联供系统余热回收的运行参数模拟研究

该文将太阳能与燃料电池相结合,构建太阳能耦合质子交换膜燃料电池的联供系统(proton exchange membrane fuel cell,PEMFC)。试验与仿真研究太阳能耦合质子交换膜燃料电池联供系统余热回收的运行参数。试验结果表明:在低温太阳能集热器/空气源热泵热水系统中,储热水箱平均温度为45.55℃,热泵运行温度设定为40～45℃。仿真结果表明:增加PEMFC电堆单电池个数及氢气燃料分压力,可有效提高PEMFC电堆输出电压。提高PEMFC电堆的输出电压及电流的同时,电堆的运行温度随之降低,同时也相应的延长了PEMFC电堆的启动时间。PEMFC电堆循环冷却水进出口温度为45～55℃,当PEMFC电堆循环冷却水进出口温度为50～55℃时,太阳能冷却水进出口温度为40～45℃,PEMFC电堆的运行温度为80.47℃,氢气反应速率为0.015 4 mol/s,板式换热器热效率的合理区间为0.5～0.9。试验及仿真研究结果表明,40～45℃的低温太阳能集热器/空气源热泵热水系统,可连续不断地吸收PEMFC循环冷却水热量,确保联供系统正常运行。     

固体热载体和生物质粉沿倾斜管流动和传热的计算

该文研究了下降管式热解液化装置中热载体和生物质粉混合物沿倾斜管流动和传热的计算。在合理假设的基础上，将流动和传热分成两个阶段：平推流阶段和充分混合流阶段，建立了各阶段的流动和传热方程。通过编程计算，分析了各结构参数和操作参数对流动和传热过程的影响。     

日光温室墙体传热的一维差分模型与数值模拟

为了预测和评价日光温室墙体的热工性能,构建了日光温室墙体非稳态传热过程的一维差分模型。根据气象统计参数及其变化规律,确定了墙体表面太阳辐射热量的算法,以及傅立叶级数形式的室内和室外气温等边界条件,墙体表面接收的太阳辐射热量处理为边界节点的内热源。提出了以周期外界条件反复循环作用的“程序预演法”,解决了墙体传热模拟的初始条件问题。采用高效的追赶法求解差分方程组等方法,建立了完整的日光温室墙体传热的数值模拟方法,编制了计算机程序RGWSQCR,通过运行程序模拟日光温室墙体传热过程,可以获得墙内任意点和任意时刻的温度,以及热流量等数据信息,可为墙体热工性能综合分析提供充分的依据。     

红壤中水热耦合转化的实验和数值模拟研究

Coupled transfer of soil water and heat in closed columns of homogeneous red soil was studied under laboratory conditions.A coupled model was constructed using soil physical theory,empirical equations and experimental data to predict the coupled transfer.The results show that transport of soil water was affected by temperaature gradient,and the largest net water transport was found in the soil column with initial water content of 0.148m^3m^-3,At the same time,temperature changes with the transport of soil water was in a nonlinear shape as heat parameters wre function of water content,and the changes of temperature were positively correlated with the net amount of water transported.Numerical modelling results show that the predicted values of temperature distribution were close to the observed values,while the predicted values of water content exhibited limited deviation at both ends of the soil column due to the slight temperature changes at both ends .It WAS indicated that the model proposed here was applicable.