太阳能热利用产品热性能测试的若干关键技术研究

【摘要】：流动式太阳能热利用产品热性能测试系统是一个车载流动式的测试系统，能同时实现对家用太阳热水系统和太阳能集热器的热性能检测。该测试系统涉及诸多关键技术，结合本文所完成的研究工作，本文围绕其中的若干关键技术进行了研究。 首先，论述了系统总体结构及技术指标，明确了系统的六大关键技术即闭式管路设计、机械结构设计、太阳跟踪精度控制、系统软件框架搭建、干扰源分析、不确定度分析。 其次，针对太阳能集热器热性能测试系统稳态测试时间长的问题，提出了一种半即热式换热器以替代原来的储热式加热水箱。根据试验原理和要求，对半即热式换热器的结构参数进行了计算。利用能量平衡方程建立了集热器热性能测试系统温度控制模型，然后利用simulink进行了仿真。仿真结果表明，改进后系统的温度控制时间比原有系统缩短了60%。 第三，对温度采集过程中各种干扰源进行了详细的分析，干扰源主要有电源干扰、地线干扰、辐射干扰和信号传输回路干扰。通过使用电源滤波器、屏蔽盒、信号隔离器等硬件措施和限幅滤波等软件措施，提高了系统的抗干扰能力,确保了温度测量的高精度要求。 第四，为了提高程序的可读性，系统采取了Labview的状态机模式进行编程。同时为了方便用户使用，本系统采用主面板和子面板实现试验系统软件集成。系统中报表技术的应用使得用户能方便快捷的生成试验报表。 最后，对集热器瞬时效率、家用太阳热水系统日得热量和平均热损因数三个关键指标进行了不确定度分析。分析了不确定度来源，建立了不确定度模型，评定了系统的不确定度。 【关键词】：半即热式换热器 热性能测试 不确定度 太阳能集热器 家用太阳热水系统
【学位授予单位】：湖北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TK519;TP274
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-6
• 目录6-8
• 第1章 绪论8-13
• 1.1 课题来源8
• 1.2 课题研究目的和意义8
• 1.3 太阳能热利用产品热性能检测研究现状8-12
• 1.3.1 太阳能集热器热性能稳态测试方法9-12
• 1.3.2 太阳能集热器热性能动态测试方法12
• 1.4 本文的主要研究工作12-13
• 第2章 流动式太阳能热利用产品热性能测试系统技术指标要求与总体结构13-22
• 2.1 测试系统的技术指标13-14
• 2.2 测试系统的整体结构14-19
• 2.2.1 闭式循环管路系统15-18
• 2.2.2 数据采集和电气控制系统18-19
• 2.3 测试系统的关键技术分析19-21
• 2.4 本章小结21-22
• 第3章 太阳能集热器热性能测试系统闭式循环管路优化22-35
• 3.1 闭式循环管路系统优化原理22-23
• 3.2 半即热式换热器设计23-27
• 3.3 加热系统数学模型的建立27-34
• 3.3.1 太阳能集热器热性能测试加热系统建模27-30
• 3.3.2 闭式循环管路改进后加热系统建模30-34
• 3.4 本章小结34-35
• 第4章 系统干扰分析及抗干扰措施35-41
• 4.1 主要干扰源分析35-36
• 4.2 抗干扰措施36-40
• 4.2.1 硬件措施36-38
• 4.2.2 软件措施38-40
• 4.3 本章小结40-41
• 第5章 系统软件框架搭建及报表技术41-47
• 5.1 状态机的应用41-43
• 5.1.1 太阳能集热器热性能测试系统状态机应用41-42
• 5.1.2 家用太阳热水系统热性能测试系统状态机应用42-43
• 5.2 子面板的应用43-44
• 5.2.1 子面板的调用方法43-44
• 5.2.2 判断 VI 是否加载到子面板中的方法44
• 5.3 报表设计44-46
• 5.3.1 源数据的存储44-45
• 5.3.2 生成报告位置的确定45
• 5.3.3 将表、图、文本等插入报表中45-46
• 5.4 本章小结46-47
• 第6章 系统不确定度分析47-57
• 6.1 集热器瞬时效率不确定度分析47-50
• 6.1.1 瞬时效率数学模型的建立47
• 6.1.2 不确定度来源分析47-48
• 6.1.3 不确定度的计算48-50
• 6.2 家用太阳热水系统日得热量和平均热损因数不确定度分析50-56
• 6.2.1 数学模型的建立50-51
• 6.2.2 不确定度来源分析51
• 6.2.3 不确定度的计算51-56
• 6.3 本章小结56-57
• 第7章 总结与展望57-59
• 7.1 全文总结57-58
• 7.2 今后工作的展望58-59
• 参考文献59-62
• 致谢62-63
• 附录63-67

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