發(fā)布時間：2020-06-03 03:13

【摘要】：太陽能平板集熱器是太陽能熱水系統(tǒng)的關(guān)鍵部件,直接關(guān)系到整個太陽能熱水系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性及熱性能。因其產(chǎn)水量高、無出現(xiàn)爆管、可承壓、耐高溫、無結(jié)垢、集熱效率高、利于循環(huán)系統(tǒng)使用、易于建筑結(jié)合、且使用期間維護費用低等優(yōu)點,越來越受到人們的青睞。本文采用數(shù)值模擬與實驗相結(jié)合的方法對平板集熱器不同幾何尺寸參數(shù)下(板間距、吸熱板厚度、排管間距、排管直徑)平板集熱器內(nèi)部流動狀態(tài)、溫度分布及熱性能進行了分析。具體而言:首先,從理論方面詳細的闡述了太陽能平板集熱器的傳熱傳質(zhì)機理,對平板集熱器熱性能的影響因素包括熱損系數(shù)、效率因子、熱轉(zhuǎn)移因子和流動因子進行了理論的推導和分析,得出太陽能平板集熱器熱效率的幾種常見的評價方法。其次,在數(shù)值模擬方面,按照仿真求得的平板集熱器效率截距值作為評價集熱器熱性能指標。主要分析了集熱器板間距、吸熱板厚度、排管間距及排管直徑等四種因素的參數(shù)設置對集熱器效率的影響。結(jié)果表明:當集熱器板間距從10mm增大到40mm時,集熱器吸熱板與玻璃蓋板之間的對流換熱系數(shù)逐漸減小,而板間距大于30mm時,集熱器吸熱板與玻璃蓋板之間的對流換熱系數(shù)變化不大,理論上板間距為30mm時較為合理;當集熱器排管間距位于80~160mm區(qū)間,排管直徑位于7.5~15mm區(qū)間,吸熱板厚度位于0.4~1mm區(qū)間,平板集熱器效率隨著集熱器排管間距的減小、排管直徑的增大和吸熱板厚度的增加而升高;對于改善平板集熱器幾何尺寸,增加相同的等價板厚的情況下,增大排管直徑對平板集熱器效率的提升不如增加吸熱板厚度和減小排管間距對平板集熱器效率的提升較為有效;當平板集熱器的等價板厚位于1.6~1.73mm區(qū)間且排管間距位于96~120mm區(qū)間,增加吸熱板厚度與減少排管間距對集熱器熱性能的改善具有相同的影響效果;當平板集熱器等價板厚小于1.6mm或大于1.73mm時,減小排管間距比增大吸熱板厚度對集熱器熱性能的提高具有更加明顯的效果;因而,對于平板集熱器幾何尺寸優(yōu)化的過程中,應當優(yōu)先考慮減小排管間距,其次考慮在一定范圍內(nèi)增大吸熱板厚度,最后為增大排管直徑。最后,進行實驗驗證,試驗測得平板集熱器效率截距值為0.73,吸熱板溫度分布顯示,沿集管流動方向上,吸熱板溫度減小,溫度差距為4~9℃,沿排管流動方向上吸熱板溫度差距為13~18℃。通過對比分析不同幾何尺寸下平板集熱器的運行特性,得出擬合尺寸的最優(yōu)組合,對集熱器結(jié)構(gòu)優(yōu)化具有工程設計參考的意義。
【學位授予單位】：云南師范大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TK513.1

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本文編號：2694199