在太陽能生活熱水供應(yīng)和供暖系統(tǒng)中,高頻使用的是真空熱管式集熱器。水箱與集熱器的精確匹配成為影響熱管冷卻段的進水溫度的關(guān)鍵因素,進而影響真空熱管式集熱器集熱效率。基于平板真空熱管式集熱管物理結(jié)構(gòu),建立平板熱管式真空集熱管能量平衡模型,并在此基礎(chǔ)上歸納整理出平板熱管式真空集熱管瞬時效率方程。分析熱效率方程提出集熱器集熱效率的優(yōu)化措施,控制水箱中加熱流體的溫度,及時將水箱中的熱量換熱儲存出去,有利于保持集熱管處在持續(xù)高效的工作環(huán)境中。 

【文章來源】：建筑節(jié)能. 2018,46(06)

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

能量平衡模型示意圖Fig.1Theschematicmapofenergybalancemodel

?Table1Specificationandphysicalparametersofmaterials項目數(shù)值/備注太陽能集熱器裝置3臺集熱管數(shù)量1根/臺集熱管類型熱管式真空集熱管水平追光裝置光電追光(光敏元件)豎直追光裝置視日軌跡(單片機控制)水箱3個(亞克力材料)注水量0.01125L保溫層材料PE保溫棉潛水泵功率3W表2實驗裝置及型號Table2Experimentaldeviceandmodel實驗儀器型號熱流計板式熱流計熱電偶銅－康銅熱電偶數(shù)據(jù)巡檢儀安捷倫太陽總輻射表TBQ－2太陽輻射記錄儀PC－26實驗結(jié)果與分析圖2展現(xiàn)的是三種集熱系統(tǒng)一天中不同時刻瞬時熱效率變化趨勢，集熱器熱效率達到最大值后會發(fā)生突降，隨后保持一段時間的相對穩(wěn)定，然后又繼續(xù)下降。圖2實測集熱管瞬時熱效率Fig.2Measurementofinstantaneousthermalefficiencyofcollectortubes圖3和圖4表示的是不同時刻集熱管瞬時熱效率與水箱中水溫變化趨勢，結(jié)合圖1可知，隨著水箱溫度的不斷升高，熱管熱效率開始明顯下降，對比三種系統(tǒng)熱效率開始下降的時刻發(fā)現(xiàn)，共同特點是太陽輻射強度基本相同，水箱溫度內(nèi)水的溫度都在43～45℃范圍內(nèi)。聯(lián)系傳熱學(xué)知識，分析其原因如下:①如前文所述，經(jīng)理論計算可知，隨著水的溫升度升高，水的對流換熱系數(shù)降低，熱管冷凝段與水的溫差也在逐漸減小，對流換熱減弱，熱管熱效率降低降低;②對流換熱減弱意味著單位時間內(nèi)水從熱管冷凝段帶走的熱量減少，熱管工質(zhì)的汽化液化熱循環(huán)速率下降，熱管熱效率下降;③若水箱內(nèi)溫度持續(xù)上升，熱管內(nèi)工質(zhì)液化受阻，甚至當(dāng)正午過后太陽輻射降低后，熱管溫度與水的溫度接近等溫，對流換熱終止，熱管內(nèi)充滿汽態(tài)工質(zhì)不液化，還會嚴重影響熱管壽命。

⑺??0.01125L保溫層材料PE保溫棉潛水泵功率3W表2實驗裝置及型號Table2Experimentaldeviceandmodel實驗儀器型號熱流計板式熱流計熱電偶銅－康銅熱電偶數(shù)據(jù)巡檢儀安捷倫太陽總輻射表TBQ－2太陽輻射記錄儀PC－26實驗結(jié)果與分析圖2展現(xiàn)的是三種集熱系統(tǒng)一天中不同時刻瞬時熱效率變化趨勢，集熱器熱效率達到最大值后會發(fā)生突降，隨后保持一段時間的相對穩(wěn)定，然后又繼續(xù)下降。圖2實測集熱管瞬時熱效率Fig.2Measurementofinstantaneousthermalefficiencyofcollectortubes圖3和圖4表示的是不同時刻集熱管瞬時熱效率與水箱中水溫變化趨勢，結(jié)合圖1可知，隨著水箱溫度的不斷升高，熱管熱效率開始明顯下降，對比三種系統(tǒng)熱效率開始下降的時刻發(fā)現(xiàn)，共同特點是太陽輻射強度基本相同，水箱溫度內(nèi)水的溫度都在43～45℃范圍內(nèi)。聯(lián)系傳熱學(xué)知識，分析其原因如下:①如前文所述，經(jīng)理論計算可知，隨著水的溫升度升高，水的對流換熱系數(shù)降低，熱管冷凝段與水的溫差也在逐漸減小，對流換熱減弱，熱管熱效率降低降低;②對流換熱減弱意味著單位時間內(nèi)水從熱管冷凝段帶走的熱量減少，熱管工質(zhì)的汽化液化熱循環(huán)速率下降，熱管熱效率下降;③若水箱內(nèi)溫度持續(xù)上升，熱管內(nèi)工質(zhì)液化受阻，甚至當(dāng)正午過后太陽輻射降低后，熱管溫度與水的溫度接近等溫，對流換熱終止，熱管內(nèi)充滿汽態(tài)工質(zhì)不液化，還會嚴重影響熱管壽命。圖3水箱中的水溫與集熱管熱效率Fig.3Watertemperatureinwatertankandthermalefficiencyofheatcollector圖4水箱中的水溫與集熱管熱效率Fig.4Watertemperatureinwatertankandthermalefficiencyofheatcollector根據(jù)上文分析，水箱中加熱流體的溫

【參考文獻】：
期刊論文
[1]翅片熱管式真空集熱管的熱性能研究[J]. 黃秀勇,王軍,王金平,王俊,張耀明.  太陽能學(xué)報. 2016(09)
[2]帶遮熱板的熱管式真空管集熱器中溫性能的理論與實驗研究[J]. 張昕宇,由世俊,葛洪川,高巖,徐偉,何濤,鄭雪晶,鄧昱.  太陽能學(xué)報. 2016(01)
[3]太陽能真空集熱管集熱過程的動態(tài)方程[J]. 王廷偉,李念平.  太陽能學(xué)報. 2014(05)
[4]玻璃真空管內(nèi)插熱管式集熱器非穩(wěn)態(tài)效率分析[J]. 閆素英,田瑞,后尚,張麗娜.  工程熱物理學(xué)報. 2008(02)
[5]家用太陽熱水系統(tǒng)的熱性能試驗方法——GB/T18708-2002國家標(biāo)準(zhǔn)介紹[J].   太陽能. 2002(05)
[6]熱管式真空管集熱器的熱性能研究[J]. 何梓年,蔣富林,葛洪川,李煒.  太陽能學(xué)報. 1994(01)

博士論文
[1]SCPC集熱器及其太陽能熱泵熱水系統(tǒng)研究[D]. 穆振英.天津大學(xué) 2010

碩士論文
[1]CPC熱管式真空管集熱器傳熱模型的分析[D]. 石玲.浙江大學(xué) 2007
[2]CPC熱管式真空管太陽能集熱器傳熱特性的研究[D]. 趙玉蘭.南京工業(yè)大學(xué) 2006



本文編號：3325136