整体式太阳能空气集热器性能研究

【摘要】：前国内外对空气集热器的研究应用比较广泛,但一般都是针对单片集热器,对于整体式空气集热器研究较少。因此本文分别对玻璃盖板、聚碳酸酯(阳光板)盖板、无盖板三种形式的整体式太阳能空气集热器进行理论和实验研究,以期为整体式太能空气集热器的产品开发和工程设计提供理论依据。 对三种盖板形式的整体式太阳能空气集热器进行数学建模,并进行数值计算；另外,利用FLUENT软件对集热器的热性能进行数值模拟,以便与数值计算方法进行对比分析。为了验证数学模型及数值计算方法、数值模拟方法的正确性,进行了整体式太阳能空气集热器实体模型的试验测试。结果表明,三种盖板形式的集热器数值计算结果、数值模拟结果、试验测试结果基本吻合,证明所建立的数学模型是正确的,可以用数学模型对集热器进行分析研究。 建立了三种盖板形式整体式太阳能空气集热器的效率方程,经与用数学模型的计算结果进行了对比,两者吻合较好,可以用所建立的效率方程对整体式太阳能空气集热器进行性能评价。 利用数值计算结果,对整体式太阳能空气集热器热性能与温度、流速、高度等参数的关联性进行了分析研究,并给出了一些参数优化的建议。 研究结果表明,整体式太阳能空气集热器改善了以往传统集热器阵列内部温度分布不均,存在流动死区的现象。其中有盖板整体式集热器具有良好的集热性能。 【关键词】：太阳能空气集热器 整体式 数值模拟 数学建模 盖板形式
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TK513.1
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-7
• 目录7-10
• 第一章 绪论10-20
• 1.1 引言10
• 1.2 太阳能的分布及利用10-14
• 1.3 平板型太阳能空气集热器简介14-15
• 1.4 平板型太阳能空气集热器的研究现状及发展趋势15-18
• 1.4.1 国内研究现状15-17
• 1.4.2 国外研究现状17-18
• 1.4.3 发展趋势18
• 1.5 本课题研究内容、方法与目标18-19
• 1.6 本论文的结构安排19-20
• 第二章 整体式太阳能空气集热器及其效率方程20-29
• 2.1 集热器工作原理与设计选材20-22
• 2.2 集热器的吸热板结构设计22-24
• 2.3 不同盖板整体式太阳能空气集热器特点24-25
• 2.4 空气集热器的性能评价25-28
• 2.4.1 试验测试方法25
• 2.4.2 集热器的效率方程25-28
• 2.5 本章小结28-29
• 第三章 集热器数学模型的建立与数值模拟29-54
• 3.1 整体式太阳能空气集热器的数学模型建立与求解29-37
• 3.1.1 模型简介29
• 3.1.2 玻璃盖板集热器数学模型29-31
• 3.1.3 中空PC阳光板盖板集热器数学模型31-32
• 3.1.4 无盖板集热器数学模型32-33
• 3.1.5 传热系数的确定33-34
• 3.1.6 数学模型的求解34-37
• 3.1.6.1 MATLAB简介34-37
• 3.1.6.2 非线性方程组的数值求解37
• 3.1.6.3 集热器数学模型的求解37
• 3.2 整体式太阳能空气集热器的数值模拟方法37-53
• 3.2.1 CFD简介38-40
• 3.2.2 控制方程与边界条件40-42
• 3.2.2.1 控制方程40-42
• 3.2.2.2 边界条件42
• 3.2.3 Gambit简介与网格划分42-44
• 3.2.4 FLUENT简介与模拟参数的设置44-53
• 3.3 本章小结53-54
• 第四章 整体式太阳能空气集热器性能测试54-61
• 4.1 试验方法54-58
• 4.1.1 试验装置与测试仪器54-55
• 4.1.2 试验测试过程55-58
• 4.2 数学模型求解结果、数值模拟结果与试验结果比较58-60
• 4.3 本章小结60-61
• 第五章 整体式太阳能空气集热器性能分析61-75
• 5.1 整体式太阳能空气集热器的效率曲线61-62
• 5.2 整体式太阳能空气集热器的热性能分析62-68
• 5.3 整体式太阳能空气集热器的优化分析68-74
• 5.4 本章小结74-75
• 第六章 论文总结与展望75-77
• 6.1 结论75-76
• 6.2 论文展望76-77
• 致谢77-78
• 参考文献78-82
• 附录 攻读硕士学位期间发表的论文82

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