【摘要】： 本文以全玻璃U型真空管太陽(yáng)能集熱器和平板型太陽(yáng)能集熱器作為研究對(duì)象,從各自的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)上分析了其傳熱機(jī)理和一些重要熱性能指標(biāo)。在此基礎(chǔ)上,充分考慮了太陽(yáng)散射輻射和時(shí)間常數(shù)對(duì)集熱器熱性能的影響,根據(jù)能量平衡理論對(duì)全玻璃U型真空管太陽(yáng)能集熱器建立了描述其動(dòng)態(tài)熱性能的數(shù)學(xué)模型。該模型將太陽(yáng)能集熱器視為一個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng),此系統(tǒng)的輸入變量分別為集熱器的進(jìn)口溫度,集熱器周圍的環(huán)境溫度,落在集熱器采光面上的太陽(yáng)直射輻照度和太陽(yáng)散射輻照度;系統(tǒng)的輸出變量為集熱器的出口溫度。通過(guò)大量的集熱器熱性能實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),由實(shí)際測(cè)量值來(lái)確定系統(tǒng)的輸入與輸出的關(guān)系,即求解集熱器熱性能動(dòng)態(tài)模型中的參數(shù)。再由這些參數(shù)來(lái)預(yù)測(cè)系統(tǒng)的輸出——集熱器的出口溫度。雖然本文的動(dòng)態(tài)模型基于分析全玻璃U型真空管集熱器的得熱和熱損而提出,但實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該模型同樣適用于平板型集熱器熱性能的測(cè)試。 采用本文的方法在對(duì)集熱器進(jìn)行熱性能測(cè)試時(shí),除要求集熱器工質(zhì)的質(zhì)量流量(?)仍需保持穩(wěn)定外,測(cè)試過(guò)程對(duì)其輸入變量(太陽(yáng)輻照度、環(huán)境溫度、集熱器的進(jìn)口溫度)的值及其波動(dòng)范圍不做限制。該測(cè)試過(guò)程中,由于對(duì)落在集熱器采光面上的總太陽(yáng)輻照度分為直射太陽(yáng)輻照度和散射太陽(yáng)輻照度分別加以考慮,這對(duì)實(shí)際天氣條件下的太陽(yáng)輻射要求降低,使得一年中可用于測(cè)試的天數(shù)大為增加。與ISO9806-1的集熱器穩(wěn)態(tài)測(cè)試方法相比,由于對(duì)測(cè)試條件的要求降低,使得減少了因限定輸入變量波動(dòng)而投入的控制設(shè)備,測(cè)試的成本也隨之降低。 本文的動(dòng)態(tài)測(cè)試模型經(jīng)過(guò)數(shù)學(xué)推導(dǎo),從理論上證明了其與目前已被廣泛認(rèn)可的基本穩(wěn)態(tài)模型具有一致性。通過(guò)與穩(wěn)態(tài)模型和另一種動(dòng)態(tài)模型進(jìn)行對(duì)比,本模型預(yù)測(cè)的結(jié)果和實(shí)測(cè)輸出的接近程度,要優(yōu)于已有標(biāo)準(zhǔn)和另一種動(dòng)態(tài)模型,尤其表現(xiàn)于集熱器工作在系統(tǒng)的輸入變量不穩(wěn)定的情況,如太陽(yáng)輻照度強(qiáng)烈變化或散射輻照度占很大比例和集熱器入口溫度變化明顯的工況。因此理論推導(dǎo)的結(jié)果和實(shí)驗(yàn)的測(cè)量值均證明了本文動(dòng)態(tài)測(cè)試方法的有效性和可靠性。
【學(xué)位授予單位】：東北大學(xué)　
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類號(hào)】：TK515
【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
目錄
第一章 緒論
    1.1 研究意義
    1.2 太陽(yáng)能集熱器
        1.2.1 平板型太陽(yáng)能集熱器
        1.2.2 真空管太陽(yáng)能集熱器
            1.2.2.1 普通型全玻璃真空管太陽(yáng)能集熱器
            1.2.2.2 全玻璃 U型真空管太陽(yáng)能集熱器
            1.2.2.3 熱管式真空管太陽(yáng)能集熱器
    1.3 太陽(yáng)能集熱器熱性能的測(cè)試方法及研究現(xiàn)狀
        1.3.1 太陽(yáng)能集熱器熱性能穩(wěn)態(tài)測(cè)試方法
            1.3.1.1 太陽(yáng)能集熱器穩(wěn)態(tài)測(cè)試模型
            1.3.1.2 現(xiàn)行的太陽(yáng)能集熱器穩(wěn)態(tài)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)
        1.3.2 太陽(yáng)能集熱器熱性能動(dòng)態(tài)測(cè)試方法
    1.4 本文主要研究?jī)?nèi)容及研究方法
第二章 太陽(yáng)能集熱器熱性能分析
    2.1 真空管太陽(yáng)能集熱器熱工作原理
    2.2 真空管太陽(yáng)能集熱器吸收的太陽(yáng)輻射能量
    2.3 太陽(yáng)能集熱器熱損失分析
    2.4 太陽(yáng)能集熱器有效熱容及時(shí)間常數(shù)
    2.5 太陽(yáng)能集熱器熱性能指標(biāo)
第三章 太陽(yáng)能集熱器熱性能實(shí)驗(yàn)研究
    3.1 太陽(yáng)能集熱器熱性能測(cè)試臺(tái)
        3.1.1 恒溫水箱的設(shè)計(jì)
        3.1.2 跟蹤臺(tái)架(旋轉(zhuǎn)臺(tái)架)
        3.1.3 輻射表(太陽(yáng)輻射測(cè)量)
        3.1.4 循環(huán)水泵的安裝及流量的控制
        3.1.5 集熱器進(jìn)出口溫度的測(cè)量
        3.1.6 周圍環(huán)境溫度的測(cè)量
        3.1.7 數(shù)據(jù)采集
    3.2 太陽(yáng)能集熱器參數(shù)
        3.2.1 全玻璃 U型真空管太陽(yáng)能集熱器
            3.2.1.1 基本數(shù)據(jù)/Basic data
            3.2.1.2 吸熱體/Absorber
            3.2.1.3 絕熱和外殼/Thermal insulation and casing
            3.2.1.4 限制條件/Limltations
        3.2.2 平板型太陽(yáng)能集熱器
            3.2.2.1 基本數(shù)據(jù)/ Basic data
            3.2.2.2 吸熱體/Absorber
            3.2.2.3 絕熱和外殼/Thermal insulatinn and casing
            3.2.2.4 限制條件/Limitations
    3.3 實(shí)驗(yàn)工況的確定與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析
        3.3.1 太陽(yáng)能集熱器穩(wěn)態(tài)實(shí)驗(yàn)
            3.3.1.1 全玻璃 U型真空管太陽(yáng)能集熱器測(cè)試結(jié)果及數(shù)據(jù)處理
            3.3.1.2 平板型太陽(yáng)能集熱器測(cè)試結(jié)果及數(shù)據(jù)處理
        3.3.2 太陽(yáng)能集熱器動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)
            3.3.2.1 全玻璃 U型真空管太陽(yáng)能集熱器
            3.3.2.2 平板型太陽(yáng)能集熱器
第四章 集熱器熱性能動(dòng)態(tài)測(cè)試模型及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
    4.1 集熱器熱性能動(dòng)態(tài)測(cè)試模型
        4.1.1 太陽(yáng)能集熱器動(dòng)態(tài)測(cè)試模型的提出
        4.1.2 太陽(yáng)能集熱器動(dòng)態(tài)測(cè)試模型的理論推導(dǎo)
        4.1.3 太陽(yáng)能集熱器動(dòng)態(tài)測(cè)試模型的系數(shù)確定
    4.2 太陽(yáng)能集熱器動(dòng)態(tài)測(cè)試模型對(duì)穩(wěn)態(tài)實(shí)驗(yàn)出口溫度預(yù)測(cè)
        4.2.1 全玻璃 U型真空管太陽(yáng)能集熱器
        4.2.2 平板型太陽(yáng)能集熱器
    4.3 太陽(yáng)能集熱器動(dòng)態(tài)測(cè)試模型對(duì)動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)出口溫度預(yù)測(cè)
        4.3.1 全玻璃 U型真空管太陽(yáng)能集熱器
        4.3.2 平板型太陽(yáng)能集熱器
第五章 結(jié)論
參考文獻(xiàn)
碩士期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文
致謝

【引證文獻(xiàn)】

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 高騰;平板太陽(yáng)能集熱器的傳熱分析及設(shè)計(jì)優(yōu)化[D];天津大學(xué);2012年

本文編號(hào)：2839719