為定量分析并預(yù)測(cè)復(fù)雜多變的室外工況對(duì)雙集熱管多曲面槽式空氣集熱器熱工性能的影響,該研究針對(duì)雙集熱管多曲面槽式空氣集熱器結(jié)構(gòu)及光學(xué)性能,結(jié)合能量守恒理論分析其傳熱過(guò)程,采用有限元及集總參數(shù)法建立其數(shù)學(xué)模型,并通過(guò)搭建雙管集熱器熱性能測(cè)試平臺(tái)和北京地區(qū)實(shí)際溫室系統(tǒng)驗(yàn)證其有效性。結(jié)果表明:無(wú)論雙管集熱器反射槽體外是否貼附保溫層,其數(shù)學(xué)模型的平均絕對(duì)誤差為±0.9℃,平均相對(duì)誤差為3.7%,誤差分析指數(shù)IA（Indexof Agreement）可達(dá)0.994;對(duì)于北京地區(qū)實(shí)際工程中的16 m雙集熱管多曲面槽式空氣集熱器串聯(lián)集熱系統(tǒng),其數(shù)學(xué)模型能夠較為準(zhǔn)確的給出不同室外工況及不同串聯(lián)長(zhǎng)度的集熱系統(tǒng)出口空氣溫度,其平均絕對(duì)誤差為±（1.3～2.7）℃,平均相對(duì)誤差為5.4%～7.0%,誤差分析指數(shù)IA為0.988～0.994。該模型為指導(dǎo)太陽(yáng)能空氣集熱器在日光溫室中的最優(yōu)配置及其運(yùn)行策略提供方法手段及技術(shù)參考。 

【文章來(lái)源】：農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào). 2020,36(14)北大核心EICSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：9 頁(yè)

【部分圖文】：

圖1 雙管集熱器結(jié)構(gòu)示意圖

式中ηop為槽式空氣集熱器的光學(xué)效率；τc為玻璃蓋板的透過(guò)率；τg為集熱管的玻璃管壁的透過(guò)率；αa為集熱篩網(wǎng)管吸收率；ρr為反射槽體反射率；C為雙管集熱器匯聚率；Ac為玻璃蓋板面積，m2;Aa為吸收器面積，m2;B為玻璃蓋板寬度，m;da為集熱篩網(wǎng)管半徑，m;p為間隙損耗系數(shù)；g為間隙厚度，在文獻(xiàn)中常取0.01 m;ra為雙管集熱器集熱篩網(wǎng)管直徑，m。相比文獻(xiàn)[19]介紹的帶有陣列式熱管的槽式空氣集熱器，雖然該集熱器的光學(xué)效率可達(dá)0.656，但雙管集熱器占地面積小，能夠安裝至溫室北墻上，并不遮擋后排溫室。該集熱器造價(jià)為540元/m，與目前平板集熱器造價(jià)相近。文獻(xiàn)[18]通過(guò)試驗(yàn)證明，雙管集熱器的集熱量比同類(lèi)單管集熱器提高了16%，且在冬季無(wú)跟蹤條件下，其集熱效率可達(dá)44%～52%，比同類(lèi)單管集熱器提高了9%。

圖3為雙管集熱器的物理模型。如圖3所示，采用有限元的分析方法將雙管集熱器沿長(zhǎng)度方向進(jìn)行分割，每段雙管集熱器的長(zhǎng)度為dx。對(duì)于每一微元段的雙管集熱器，室外太陽(yáng)光透過(guò)其玻璃蓋板后，經(jīng)反射槽體反射匯聚或直接照射在集熱管的玻璃管壁，然后透過(guò)集熱管的玻璃管壁被集熱管內(nèi)的集熱篩網(wǎng)管吸收。被集熱管內(nèi)的集熱篩網(wǎng)管吸收的太陽(yáng)能通過(guò)強(qiáng)迫對(duì)流換熱轉(zhuǎn)化為集熱管內(nèi)空氣的內(nèi)能。然而一部分空氣的內(nèi)能又通過(guò)集熱管的玻璃管壁、反射槽體及玻璃蓋板散失至室外。因此，在寒冷地區(qū)，可以通過(guò)在反射槽體外貼附保溫層來(lái)減少集熱器內(nèi)部集熱量向室外散失。圖4為多曲面反射槽體外有無(wú)保溫層時(shí)的截面對(duì)比。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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