太陽能熱水集熱的載體工具是太陽能熱水器集熱系統(tǒng),太陽能熱水器集熱系統(tǒng)通常由集熱器、循環(huán)管路及水泵、水箱構(gòu)成。其中對系統(tǒng)太陽能利用效率,以及系統(tǒng)可靠性和耐候性起決定性因素的是集熱器。集熱器從本質(zhì)上是一種輻射-對流換熱器,它將太陽能轉(zhuǎn)化為熱能傳遞給水流,實現(xiàn)循環(huán)加熱水箱。集熱器包含多種類型:平板型、真空管型、熱管型、微流道型等。其中平板型太陽能集熱器（FPSC）加工制造簡單、運行安全可靠、熱流密度較低,是太陽能與建筑一體化結(jié)合的理想集熱器類型之一。然而對于平板型太陽能集熱器的使用通常限制于中國夏熱冬暖區(qū)域和部分夏熱冬冷區(qū),而在其他地域,真空管熱水器的普及率要遠遠大于平板型太陽能集熱器。造成這種現(xiàn)象的其中一部分原因是與真空管熱水器相比,平板型太陽能集熱器的保溫性能較差,在較低的氣溫下通過頂部、底部和邊框的大量熱損失會大幅度降低平板集熱器在白天的運行效率。另一部分原因是集熱器常用的循環(huán)工質(zhì)是水,由于水在低溫條件下很容易結(jié)冰,水結(jié)成冰而帶來的密度變化會對容器壁面會產(chǎn)生巨大的壓力,從而導(dǎo)致集熱器破裂損壞。同時平板型太陽能集熱器也存在夏季過熱的風(fēng)險,過熱會造成管內(nèi)水流的沸騰從而侵蝕管道,也會給板芯造... 

【文章來源】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：142 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 太陽能利用技術(shù)
        1.1.1 光電利用
        1.1.2 光熱利用
    1.2 太陽能集熱器概況
        1.2.1 太陽能集熱器發(fā)展應(yīng)用現(xiàn)狀
        1.2.2 太陽能集熱器的分類
    1.3 平板型集熱器在應(yīng)用中出現(xiàn)的問題
        1.3.1 平板型太陽能集熱器的凍結(jié)問題
        1.3.2 平板太陽能集熱器的熱應(yīng)力問題
    1.4 新型太陽能平板集熱技術(shù)
        1.4.1 太陽能平板-熱管集熱器
        1.4.2 帶有相變蓄能的平板集熱器
        1.4.3 大尺度平板集熱器
    1.5 以往研究的總結(jié)和本文研究方案
        1.5.1 集熱器凍結(jié)機制研究方面
        1.5.2 相變蓄能集熱器系統(tǒng)研究方面
        1.5.3 大尺度平板集熱器研究方面
    1.6 本文的主要研究內(nèi)容
第2章 肋管式平板集熱器凍結(jié)模型與性能分析
    2.1 肋管式平板集熱器結(jié)構(gòu)
    2.2 肋管式平板集熱器系統(tǒng)數(shù)理模型
        2.2.1 系統(tǒng)白天運行模型
        2.2.2 系統(tǒng)夜間降溫凍結(jié)模型
        2.2.3 隔熱裝置穩(wěn)態(tài)傳熱模型及求解方法
        2.2.4 集熱器凍結(jié)性能評價指標(biāo)
    2.3 模擬結(jié)果和凍結(jié)性能分析
        2.3.1 集熱器夜間降溫凍結(jié)模擬結(jié)果
        2.3.2 使用隔熱裝置夜間凍結(jié)模擬結(jié)果
第3章 肋管式平板集熱器凍結(jié)過程的實驗研究及模型對比
    3.1 實驗裝置與實驗過程
        3.1.1 實驗裝置加工
        3.1.2 實驗過程及測試儀器
    3.2 實驗結(jié)果分析和模型驗證
        3.2.1 PMMA集熱器溫度變化的實驗和模擬結(jié)果對比
        3.2.2 PMMA集熱器凍結(jié)過程的模擬結(jié)果分析
        3.2.3 PMMA集熱器凍結(jié)過程的實驗?zāi)M結(jié)果對比
    3.3 影響肋管式平板集熱器抗凍性能的因素分析
        3.3.1 支管間距對抗凍性能的影響
        3.3.2 吸熱板厚度及涂層對抗凍性能的影響
        3.3.3 支管長度及集管直徑對抗凍性能的影響
        3.3.4 支管壁厚對抗凍性能的影響
        3.3.5 空氣夾層厚度對抗凍性能的影響
第4章 相變蓄能平板集熱器系統(tǒng)的模型及參數(shù)分析
    4.1 相變蓄能平板集熱器系統(tǒng)設(shè)計
        4.1.1 系統(tǒng)設(shè)計參數(shù)
        4.1.2 相變蓄能集熱器工作原理
    4.2 相變蓄能集熱器系統(tǒng)數(shù)理模型
        4.2.1 系統(tǒng)白天運行情況下各部分的能量平衡方程
        4.2.2 系統(tǒng)夜間降溫情況下各部分的能量平衡方程
        4.2.3 系統(tǒng)評價指標(biāo)
        4.2.4 模型求解方法
    4.3 相變蓄能集熱器的性能模擬及分析
        4.3.1 相變蓄能集熱器和傳統(tǒng)集熱器的運行性能對比
        4.3.2 PCM材料相變溫度對集熱器性能的影響
        4.3.3 PCM材料相變潛熱對集熱器性能的影響
        4.3.4 PCM相變板與吸熱板之間的熱阻對集熱器性能的影響
        4.3.5 PCM相變板厚度的影響
第5章 相變蓄能平板集熱器的實驗研究及性能預(yù)測
    5.1 實驗裝置及實驗過程
        5.1.1 PCM集熱器
        5.1.2 系統(tǒng)裝置
        5.1.3 測量誤差分析
        5.1.4 系統(tǒng)性能評價指標(biāo)
    5.2 實驗結(jié)果分析與模型驗證
        5.2.1 試驗測試結(jié)果
        5.2.2 模型計算結(jié)果和實驗結(jié)果的對比
    5.3 參數(shù)研究
        5.3.1 對系統(tǒng)白天工作性能的影響
        5.3.2 對系統(tǒng)夜間防凍能力的影響
    5.4 冬季季節(jié)性分析
第6章 大尺度平板集熱器的理論和實驗研究
    6.1 大尺度平板集熱器的構(gòu)造
    6.2 大尺度平板集熱器數(shù)理模型及性能分析
        6.2.1 大尺度平板集熱器的數(shù)理模型
        6.2.2 大尺度集熱器與傳統(tǒng)集熱器陣列的比較
        6.2.3 大尺度集熱器結(jié)構(gòu)參數(shù)研究
    6.3 大尺度平板集熱器的實驗研究和模型驗證
        6.3.1 實驗裝置及實驗過程
        6.3.2 穩(wěn)態(tài)測試結(jié)果及模型對比
        6.3.3 非穩(wěn)態(tài)測試結(jié)果及模型對比
    6.4 大尺度集熱器凍結(jié)性能分析
    6.5 大尺度集熱器熱應(yīng)力分析
        6.5.1 大尺度集熱器熱應(yīng)力模型
        6.5.2 大尺度集熱器熱應(yīng)力優(yōu)化
第7章 全文工作總結(jié)及展望
    7.1 本文主要工作
    7.2 后續(xù)工作展望
參考文獻
附錄1 符號表
附錄2 圖表清單
在讀博士期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文和其他成果
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
[1]影響太陽能平板集熱器抗凍性能因素分析[J]. 周帆,季杰,袁偉琪.  太陽能學(xué)報. 2018(02)
[2]淺析我國太陽能熱水器產(chǎn)業(yè)的發(fā)展[J]. 胡豐光.  科技資訊. 2015(19)
[3]平板太陽能集熱器空氣夾層內(nèi)自然對流換熱的數(shù)值模擬[J]. 鄧月超,趙耀華,全貞花,王林成.  建筑科學(xué). 2012(10)
[4]壁掛式太陽能熱水器經(jīng)濟性和節(jié)能性分析[J]. 滿虹,呂建,楊洪興.  節(jié)能. 2012(05)
[5]基于近紅外圖像的硅太陽能電池故障檢測方法[J]. 董棟,陳光夢.  信息與電子工程. 2010(05)
[6]家用太陽能熱水系統(tǒng)的防凍脹方案[J]. 于曉峰,陶漢中,金葉佳,陳俊功.  太陽能. 2010(06)
[7]平板太陽集熱器防凍結(jié)構(gòu)試驗研究[J]. 楊積科.  太陽能. 2010(03)
[8]平板太陽能集熱器抗凍研究進展[J]. 李芷昕,楊堅,李淑蘭.  太陽能. 2008(05)
[9]太陽集熱器時間常數(shù)分析及測試討論[J]. 王佩明,王志峰,侯宏娟.  太陽能學(xué)報. 2005(02)
[10]平板集熱器冬季工況集熱性能分析[J]. 畢文峰,王侃宏,喬華,崔堅.  煤礦現(xiàn)代化. 2005(01)

博士論文
[1]多功能太陽能光伏光熱集熱器的理論和實驗研究[D]. 郭超.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2015

碩士論文
[1]平板太陽能集熱器抗凍方法研究[D]. 李芷昕.昆明理工大學(xué) 2009



本文編號：3170530