太阳能平板集热器集热性能实验研究与模拟分析

【摘要】：随着经济的发展和社会的进步，社会各界普遍重视对新能源和可再生能源的开发应用。太阳能热水技术是应用较为广泛，技术成熟，产业化发展较为迅速的一种，平板集热器的应用也越来越普遍。本文引入热容和热阻的概念建立了关于流体温度的一维能量平衡方程，由此出发，对间接换热平板型太阳能集热器进行了理论分析，推导得到了流体实际平均温度的计算式。搭建试验台，对以乙二醇-水溶液为换热介质的平板型太阳能热水器的性能进行了测试，主要测试了集热器瞬时效率、总热损失系数、系统效率和得热量等性能参数，对测试结果进行了分析，考察各相关因素与平板型太阳能集热器的主要性能参数的相互关系及影响情况。测试结果显示,西安市在春季使用该平板集热器系统的日平均效率为34%左右。 本文利用TRNSYS模拟分析了实验条件下西安市间接换热平板型集热器的性能，对比模拟结果和实验结果，分析模拟的可靠性。并分析了在不同倾角时太阳能平板集热器倾斜面上的集热量，与前人的结论一致。通过模拟得到西安市自然循环系统集热面积、水箱容积与系统效率和太阳能保证率的相互变化关系,在模拟计算的基础上采用最优化方法对集热器面积与水箱容积的配合比VAR进行优化。得出西安地区采用平板集热器时不同价位水箱的集热器面积和水箱容积的配合比VAR的最优值。在此基础上计算得到西安地区最优VAR值下的最优集热器面积和对应的太阳能保证率，结果对西安市太阳能热水系统优化设计具有一定的参考价值。 【关键词】：平板集热器 自然循环 TRNSYS模拟 系统效率 VAR
【学位授予单位】：西安建筑科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TU822;TU18
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-10
• 1 绪论10-20
• 1.1 研究背景和意义10-13
• 1.2 研究现状和存在的问题13-18
• 1.2.1 平板型太阳能集热器的特点13-15
• 1.2.2 研究现状15-18
• 1.2.3 存在问题18
• 1.3 本文主要研究内容18-20
• 2 平板太阳能集热器热性能分析20-31
• 2.1 集热器结构20-23
• 2.1.1 工作原理及结构20-21
• 2.1.2 吸热板21
• 2.1.3 透明盖板21-22
• 2.1.4 保温材料22
• 2.1.5 壳体22-23
• 2.2 性能评价指标与瞬时效率23-29
• 2.2.0 集热器总热损失系数24-25
• 2.2.1 时间常数25-27
• 2.2.2 稳态方程的求解27-28
• 2.2.3 集热器有效利用能28
• 2.2.4 集热器的热迁移因子FR和效率因子F'28-29
• 2.2.5 集热器瞬时效率29
• 2.3 本章小结29-31
• 3 平板太阳能热水器集热性能实验31-45
• 3.1 集热器测试方法31-35
• 3.1.1 测试方案31-33
• 3.1.2 实验主要仪器及装置33-35
• 3.2 集热器性能实验及数据分析35-44
• 3.2.1 测试温度36-37
• 3.2.2 总热损失系数37
• 3.2.3 太阳辐照量37-39
• 3.2.4 集热器效率39-40
• 3.2.5 日平均效率和系统得热量40-42
• 3.2.6 影响因素42-44
• 3.3 本章小结44-45
• 4 太阳集热器的TRNSYS模拟优化45-56
• 4.1 TRNSYS软件45
• 4.2 TRNSYS模拟计算结果分析45-50
• 4.2.1 模拟计算与实验测试结果对比46-50
• 4.3 热水系统的优化50-55
• 4.4 本章小结55-56
• 5 结论与展望56-58
• 5.1 本文主要结论56-57
• 5.2 展望57-58
• 致谢58-59
• 参考文献59-62
• 图表目录62-63

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