【摘要】：隨著經(jīng)濟(jì)、社會(huì)的發(fā)展和人民生活水平的提高,能源的需求和消耗也與日俱增;且傳統(tǒng)化石能源的使用也帶來(lái)了日益嚴(yán)重的環(huán)境污染問(wèn)題。因此,新能源的開(kāi)發(fā)和利用勢(shì)在必行。其中,太陽(yáng)能以其清潔、可再生和普遍等優(yōu)點(diǎn),在建筑節(jié)能領(lǐng)域得到了最廣泛的研究與應(yīng)用。而平板型太陽(yáng)能集熱器則是樓宇太陽(yáng)能光熱收集與利用系統(tǒng)中的重要集熱裝置之一。為了降低傳統(tǒng)化石類能源在建筑能源供給體系中的比重,提高太陽(yáng)能利用率,滿足節(jié)能環(huán)保的要求,本文將單層玻璃蓋板的平板型太陽(yáng)能集熱器作為研究對(duì)象,建立了其一維穩(wěn)態(tài)傳熱模型;且數(shù)值模擬和分析了其關(guān)鍵參數(shù)變化對(duì)其集熱效率的影響。同時(shí)對(duì)所建立的傳熱模型及其數(shù)值模擬計(jì)算程序進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。主要研究?jī)?nèi)容如下:1.基于機(jī)理分析法,對(duì)平板型太陽(yáng)能集熱器的組成結(jié)構(gòu)及其運(yùn)行機(jī)理進(jìn)行了闡述。2.對(duì)于研究對(duì)象-單層玻璃蓋板的平板太陽(yáng)能集熱器,建立了其穩(wěn)態(tài)的傳熱模型;而且,對(duì)該太陽(yáng)能集熱器的關(guān)鍵參數(shù),包括環(huán)境參數(shù)(太陽(yáng)輻照度、環(huán)境溫度和環(huán)境風(fēng)速)、結(jié)構(gòu)參數(shù)(集熱管間距、集熱管內(nèi)徑和吸熱板厚度)和運(yùn)行參數(shù)(工質(zhì)入口溫度和工質(zhì)質(zhì)量流量)與其集熱效率之間的影響關(guān)系,進(jìn)行了傳熱機(jī)理的數(shù)學(xué)表述。3.基于MATLAB軟件,編制了以蓋板溫度,集熱板平均溫度,集熱管內(nèi)工質(zhì)的平均溫度為判據(jù),集熱管間距、集熱管內(nèi)徑、工質(zhì)入口溫度和工質(zhì)質(zhì)量流量等關(guān)鍵參數(shù)的變化作為輸入?yún)?shù),瞬時(shí)效率作為輸出參數(shù)的迭代數(shù)值模擬程序。進(jìn)行了環(huán)境參數(shù)、重要結(jié)構(gòu)參數(shù)和運(yùn)行參數(shù)的變化對(duì)集熱效率影響的數(shù)值模擬與分析。4.闡述了平板型太陽(yáng)能集熱器瞬時(shí)效率實(shí)驗(yàn)測(cè)試系統(tǒng)所采用的理論及其方法�；谒O(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)測(cè)試系統(tǒng),得到了單層玻璃蓋板的平板太陽(yáng)能集熱器瞬時(shí)效率隨歸一化溫差值的增大而降低。并將實(shí)驗(yàn)測(cè)試與數(shù)值模擬分別獲取的平板太陽(yáng)能集熱器效率曲線及效率方程進(jìn)行了比較與分析。結(jié)果表明,所建立的平板太陽(yáng)能集熱器穩(wěn)態(tài)傳熱模型在理論上是正確的,相應(yīng)的關(guān)鍵參數(shù)變化對(duì)其瞬時(shí)效率影響的數(shù)值模擬程序是可行的。
【圖文】：

采用水作為集熱工質(zhì)。為了提升集熱如混合型工質(zhì)作為集熱工質(zhì)，包括丙-71]。其中，乙二醇能很好地與水互溶熱工質(zhì)的冰點(diǎn)，，可提高集熱器的抗獲取太陽(yáng)輻射能的影響陽(yáng)能集熱器表面后，需穿過(guò)玻璃蓋過(guò)程中，有少部分的太陽(yáng)輻射會(huì)被玻射進(jìn)入集熱器內(nèi)部，到達(dá)吸熱板表的折射率及其消光系數(shù)等都會(huì)影響玻輻射從介質(zhì) 1 進(jìn)入介質(zhì) 2 時(shí)，兩介質(zhì)

α 可取其相應(yīng)的平行偏振分量和垂直偏振分量的平均值。太陽(yáng)輻射在玻璃蓋板和吸熱板之間的光線軌跡及吸收和反射情況，如圖2.5所示。pα為吸熱板表面的吸收率。圖 2.5 太陽(yáng)輻射在玻璃蓋板和吸熱板之間的光線軌跡示意圖玻璃蓋板的透射率和吸熱板表面吸收率的乘積( τα )為吸熱板表面上吸收的各項(xiàng)太陽(yáng)輻射的和[73]。c pc p p cp c0( ) [(1 ) ]1 (1 )nnτ ατα τ α α ρα ρ (2.6)太陽(yáng)輻射在穿過(guò)玻璃蓋板時(shí)有部分能量被玻璃蓋板吸收，對(duì)整個(gè)平板集熱器而言,吸收的這部分能量并沒(méi)有損失掉。由于這部分被吸收的太陽(yáng)輻射能會(huì)使玻璃蓋板的溫度升高，這樣反而可減少吸熱板向面蓋傳遞的熱量，減少了熱損失，其最終的效果相當(dāng)于提高了玻璃蓋板對(duì)太陽(yáng)輻射的透過(guò)率。因此，若將這部分能量考慮在內(nèi)，則玻璃蓋板的透射率和吸熱板表面吸收率的乘積可將其稱為有效積e( τα )，對(duì)于單層玻璃蓋板，其值
【學(xué)位授予單位】：蘭州理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TU18;TK513.1

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本文編號(hào)：2704156