一种新型渗透式太阳能空气集热器的热性能研究

论文摘要

太阳能作为一种取之不尽、用之不竭的高效能源,受到越来越多的关注与重视,其中热利用是太阳能利用技术中效率最高、技术最成熟、经济效益最好的一种。太阳能空气集热器作为一种常用的太阳能热利用装置,广泛应用于建筑物供暖、产品干燥等领域。本文介绍了太阳能空气集热器的研究现状和发展趋势,并在加拿大Solar Wall技术的基础上加以改进,提出了一种加装真空玻璃盖板的冲缝百叶式太阳能空气集热器。文章介绍了该集热器的工作原理,阐述了集热器透明盖板、集热板、保温材料和其他相关部件的设计过程,采用控制容积平衡法对新型太阳能空气集热器进行了分析,建立了数学模型,并使用Matlab软件开发出模拟计算程序。在建立数学模型后,本文对新型太阳能空气集热器进行了实验测试,证明了所建立的数学模型准确、可靠,同时记录了该集热器的实际运行数据。在此基础上,本文采用数值模拟的方法,以集热效率和进、出风温差为评价指标,研究了送风量、盖板透过率、集热板吸收率、集热板高度、冲缝当量直径和冲缝平均间距对新型太阳能空气集热器热性能的影响。最后,本文得出以下结论:该集热器的性能稳定,集热效率和出风温度较高,具有一定的推广与应用的潜力,其中送风量与集热板高度对集热器热性能影响较为明显。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 太阳能资源
• 1.2 太阳能集热器
• 1.3 太阳能空气集热器
• 1.3.1 太阳能空气集热器研究现状
• 1.3.2 太阳能空气集热器发展趋势
• 1.4 课题研究内容与方法
• 1.5 论文构架
• 第二章 新型太阳能空气集热器的设计
• 2.1 新型太阳能空气集热器的介绍
• 2.2 透明盖板的设计
• 2.3 集热板的设计
• 2.4 保温材料的设计
• 2.5 其他部分的设计
• 2.6 本章小结
• 第三章 数学模型的建立和模拟计算程序的开发
• 3.1 研究方法介绍
• 3.2 数学模型的建立
• 3.2.1 真空玻璃外盖板i 节点热平衡方程
• 3.2.2 真空玻璃内盖板i 节点热平衡方程
• 3.2.3 集热板i 节点热平衡方程
• 3.2.4 内壳i 节点热平衡方程
• 3.2.5 流道1 内空气i 节点热平衡方程
• 3.2.6 流道2 内空气i 节点热平衡方程
• 3.2.7 边界条件
• 3.3 模拟计算程序的开发
• 3.4 本章小结
• 第四章 新型太阳能空气集热器数学模型的实验研究
• 4.1 实验目的
• 4.2 实验方法及实验仪器
• 4.3 实验测试
• 4.4 实验数据处理
• 4.5 数学模型的验证
• 4.6 本章小结
• 第五章 新型太阳能空气集热器的数值模拟研究
• 5.1 评价指标
• 5.2 数值模拟参数设定范围及数值模拟方案
• 5.3 数值模拟结果及分析
• 5.3.1 送风量V 对集热器性能的影响
• 5.3.2 真空玻璃盖板透过率τ对集热器性能的影响
• 5.3.3 集热板向阳面吸收率α对集热器性能的影响
• 5.3.4 集热板高度h 对集热器性能的影响
• 5.3.5 冲缝当量直径D 对集热器性能的影响
• 5.3.6 平均冲缝间距P 对集热器性能的影响
• 5.4 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 发表论文和参加科研情况说明
• 致谢