整体式平板太阳能集热器集热性能研究与热迁移因子分析

【摘要】：平板太阳能集热器不需要跟踪装置,本身结构简单,是太阳能热利用中的一个关键部件。本文对一种整体式扰流板型平板太阳能空气集热器与一种整体式翼管型平板太阳能热水集热器进行了深入研究。针对空气和热水集热器,提出了不同的吸热板结构,提高了集热器性能。 文中推导了整板式扰流板型平板空气集热器热迁移因子、效率因子等参数理论表达式,为相关集热器的设计与优化提供了基础。对蛇形流道平板空气集热器模型进行了简化,通过实验验证指出可采用N=1的情况替代大转弯数(N5)蛇形流道平板空气集热器热迁移因子的研究。搭建了空气集热器试验台,对所研究平板空气集热器集热性能进行了实验研究,实验测得空气集热器无量纲效率曲线截距为0.58,时间常数为12.3min,集热器热迁移因子在0.82以上。同时对影响平板空气集热器效率的主要因素进行了分析,在分析影响机理的基础上对平板空气集热器进行了优化,优化后集热器热迁移因子提高到0.86。针对整体式翼管型平板热水集热器,文中通过理论研究获得了其热迁移因子的解析表达式,并搭建了试验台对其进行了实验验证。实验测得翼管型平板热水集热器效率曲线截距为0.79,时间常数为75s,热迁移因子在0.84以上。文中还利用推导得到的热迁移因子表达式对整体式翼管型平板热水集热器进行了优化,优化后集热器热迁移因子提高到0.90。 研究结果表明,整体式平板太阳能集热器结构简单,简化了生产工艺,在保证低成本与高可靠性的前提下,有效提高了集热器的效率与介质出口温度,可广泛用于建筑采暖、供热,农业干燥及工业加热等场合。 【关键词】：平板太阳能集热器 热性能 热迁移因子 效率因子 扰流板 整体式
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TK513
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-9
• 符号说明9-11
• 第一章 绪论11-25
• 1.1 研究背景及意义11-15
• 1.1.1 能源现状11-13
• 1.1.2 太阳能概述13-15
• 1.1.3 太阳能应用意义15
• 1.2 研究现状及存在的问题15-24
• 1.2.1 平板太阳能集热器特点15-16
• 1.2.2 研究现状16-23
• 1.2.3 存在的问题23-24
• 1.3 本文的主要内容24-25
• 第二章 平板太阳能集热器热性能分析方法25-41
• 2.1 集热器结构设计25-29
• 2.1.1 工作原理及结构25-26
• 2.1.2 透明盖板26-27
• 2.1.3 吸热板27-28
• 2.1.4 保温材料28-29
• 2.1.5 壳体29
• 2.2 性能评价指标与效率29-40
• 2.2.1 总热损失系数29-32
• 2.2.2 效率因子与热迁移因子32-38
• 2.2.3 时间常数38-39
• 2.2.4 集热效率39-40
• 2.3 本章小结40-41
• 第三章 平板太阳能空气集热器集热性能实验41-57
• 3.1 集热器测试方法41-45
• 3.1.1 集热器测试方案41-43
• 3.1.2 测试实验装置43-45
• 3.2 集热性能试验45-50
• 3.2.1 总热损失系数45-46
• 3.2.2 时间常数46-47
• 3.2.3 集热效率47-48
• 3.2.4 热迁移因子与效率因子48-50
• 3.3 集热器优化与讨论50-54
• 3.4 系统运行测试54-56
• 3.5 本章小结56-57
• 第四章 平板太阳能热水器集热性能实验57-67
• 4.1 集热器测试方法57-58
• 4.2 集热性能试验58-62
• 4.2.1 总热损失系数58-59
• 4.2.2 时间常数59-60
• 4.2.3 集热效率60-61
• 4.2.4 热迁移因子与效率因子61-62
• 4.3 集热器优化与讨论62-65
• 4.4 系统运行测试65-66
• 4.5 本章小结66-67
• 第五章 结论与展望67-69
• 5.1 研究结论67
• 5.2 工作展望67-69
• 参考文献69-73
• 致谢73-74
• 攻读学位期间发表的学术论文目录74-76

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