积尘对平板型太阳能集热器性能影响的研究

论文摘要

通过查阅国内外文献发现目前关于平板型太阳能集热器性能的研究中缺乏对积尘问题全面而深入的分析,通过对平板太阳能热水器运行维护的调查发现积尘问题容易遭到人们的忽视。因此,将积尘问题作为影响平板型太阳能集热器性能的重要因素之一进行深入研究,并相应提出了平板型太阳能集热器积尘理论。对平板型太阳能集热器的性能进行了理论研究,定性分析了影响其性能的主要因素。实际运行的平板型太阳能集热器的性能不仅由其自身性能决定,还要受到外界条件的影响,如气象条件、流体工质参数与集热器朝向及倾角等。对平板型太阳能集热器表面的积尘进行了理论研究。主要对积尘的属性、来源及形成过程进行了研究,同时进一步分析了集热器表面降尘量与被冲刷灰尘量的主要影响因素,并在此基础上建立了集热器表面降尘量与被冲刷灰尘量模型,最终建立了集热器表面积尘量模型。理论研究了积尘对平板型太阳能集热器性能的影响。分别从光学、热学及化学三个角度研究了积尘对集热器性能的影响机理,并提出了评价积尘对集热器光学与热学性能影响的参数——积尘遮挡系数与积尘效率下降度,同时还进一步研究了其影响因素。对积尘遮挡系数与积尘效率下降度进行了实验研究,主要得出了以下结论: (1)在积尘遮挡系数实验中,当积尘量分别为3.40 g/m2、5.11 g/m2、7.47 g/m2、14.68 g/m2及21.95 g/m2时,积尘遮挡系数为0.90、0.87、0.70、0.58与0.56,积尘遮挡系数与积尘量成反比,其拟合关系式为ζ= 1 .287M?0.28。(2)在自然积尘效率下降度试验中,积尘量为4.05g/m2的两组集热器积尘效率下降度分别为2%和3%;在模拟积尘效率下降度试验中,积尘量分别为4.70 g/m2、6.59 g/m2、17.63 g/m2与25.38 g/m2时对应的积尘效率下降度分别为2%、5%、14%与17% ,积尘效率下降度与积尘量成正比,其拟合关系式为Δη=0. 089ln(M)?0.118。(3)积尘对平板型太阳能集热器的遮挡效应是显著的,而对其热损失的效应是非显著的;积尘后平板型太阳能集热器所能达到的最高效率和温度均降低了;在积尘初期,积尘遮挡系数与效率下降度随积尘量的增加变化较快,应注意及时对集热器表面的积尘进行清洗。研究了积尘理论在平板型太阳能热水器的设计及运维阶段中的应用。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 背景
• 1.2 国内外对平板型太阳能集热器性能研究现状
• 1.2.1 国外研究现状
• 1.2.2 国内研究现状
• 1.2.3 研究现状综述
• 1.3 平板型太阳能集热器工程应用现状
• 1.3.1 国内外平板型太阳能集热器应用现状
• 1.3.2 运行维护易忽视表面积尘
• 1.4 主要研究内容及目标
• 1.4.1 研究目标
• 1.4.2 主要研究内容
• 1.4.3 研究思路
• 第2章 平板型太阳能集热器性能的理论研究
• 2.1 平板型太阳能集热器的结构
• 2.1.1 吸热板
• 2.1.2 盖板
• 2.1.3 保温层
• 2.1.4 外壳
• 2.2 平板型太阳能集热器的工作原理
• 2.3 平板型太阳能集热器的性能参数
• 2.3.1 光学性能参数
• 2.3.2 热性能参数
• 2.3.3 力学性能参数
• 2.4 平板型太阳能集热器性能影响因素机理分析
• 2.4.1 集热器设计参数
• 2.4.2 外界影响因素
• 2.5 本章小结
• 第3章 平板型太阳能集热器表面积尘理论研究
• 3.1 杂质的组成
• 3.2 积尘的属性
• 3.2.1 积尘的形态
• 3.2.2 积尘的物理属性
• 3.2.3 积尘的化学属性
• 3.3 积尘的来源及形成过程
• 3.3.1 积尘的来源
• 3.3.2 积尘的形成
• 3.4 平板型太阳能集热器积尘量影响因素分析
• 3.4.1 集热器表面降尘量影响因素分析
• 3.4.2 被冲刷灰尘量影响因素分析
• 3.5 平板型太阳能集热器积尘量预测模型
• 3.5.1 集热器表面降尘量预测模型
• 3.5.2 集热器表面被冲刷灰尘量预测模型
• 3.5.3 集热器表面积尘量预测模型
• 3.6 本章小结
• 第4章 积尘对平板型太阳能集热器性能影响的理论研究
• 4.1 积尘集热器的光学效应
• 4.1.1 积尘对集热器遮挡的机理研究
• 4.1.2 积尘遮挡系数及其影响因素
• 4.2 积尘集热器的热效应
• 4.2.1 积尘对集热器热性能影响的研究
• 4.2.2 积尘对集热器组性能影响的研究
• 4.2.3 积尘对集热系统性能影响的研究
• 4.3 积尘集热器的化学效应
• 4.4 本章小结
• 第5章 积尘对平板型太阳能集热器性能影响的实验研究
• 5.1 积尘遮挡系数的实验研究
• 5.1.1 实验目的
• 5.1.2 实验仪器
• 5.1.3 实验方案
• 5.1.4 实验原理
• 5.1.5 结果分析
• 5.2 积尘效度下降度的实验研究
• 5.2.1 实验目的
• 5.2.2 试验装置简介
• 5.2.3 参数测量
• 5.2.4 试验方案
• 5.2.5 结果分析
• 5.3 本章小结
• 第6章 积尘理论在平板型太阳能热水器工程中的应用
• 6.1 在设计阶段的应用
• 6.1.1 设计阶段应考虑积尘的影响
• 6.1.2 适当改变倾角可改善积尘状况
• 6.2 在运行维护阶段的应用
• 6.3 本章小结
• 结论与展望
• 参考文献
• 致谢