平板太陽能微通道集熱器流體集熱效應研究與模擬.pdf

1、本論文系統(tǒng)研究了國內(nèi)外對平板太陽能集熱器集熱效應的強化措施，在掌握平板太陽能微通道集熱器及微通道吸熱板流道結(jié)構(gòu)的基礎上，搭建了微通道集熱器試驗臺及熱性能測試平臺，在試驗的基礎上，建立了微通道吸熱板流道內(nèi)流體流動與傳熱的數(shù)學模型，采用試驗與數(shù)值模擬相結(jié)合的研究方式，研究了平板太陽能微通道集熱器的集熱性能，分析微通道吸熱板全流道內(nèi)流體流動與集熱過程，系統(tǒng)探索了微通道吸熱板截面參數(shù)對介質(zhì)流動分布、溫度分布、壓降特性及換熱特性的影響。通過研究，

2、得出如下主要結(jié)論：
　　1．試驗測試發(fā)現(xiàn)所采用的微通道集熱器最高瞬時集熱效率可達86.1％、熱損失系數(shù)僅為4.179 W/(m2·℃)，分別比國標提高14.1%、降低1.82 W/(m2·℃)，結(jié)論顯示本集熱器集熱性能強、保溫性能好。
　　2．微通道吸熱板全流道設計，增大了介質(zhì)直接接觸傳熱面積，影響介質(zhì)流動阻力分布，產(chǎn)生橫向?qū)Я髯饔酶淖兣殴芰髁糠峙洳痪鶆驇淼牟町?。全流道?nèi)介質(zhì)流速較小，無流動盲區(qū)，按照介質(zhì)流動狀態(tài)可將溫度分

3、布劃分為三個階段，擴散區(qū)、穩(wěn)定區(qū)、收縮區(qū)。對微通道吸熱板而言，增大穩(wěn)定區(qū)，減少擴散區(qū)、收縮區(qū)是提高其導熱傳熱效率的有效方法，即通過合理改變截面尺寸型式或者運行參數(shù)來達到改善的目的。
　　3．微通道與排管交匯處出現(xiàn)漸變的局部擴展與收縮，介質(zhì)依次流經(jīng)擴展、收縮與微通道。循環(huán)周期內(nèi)，在板芯漸變擴展區(qū)，出現(xiàn)減速增壓現(xiàn)象，伴隨漩渦產(chǎn)生；在漸變收縮區(qū)，介質(zhì)沿邊壁急速匯集，流速劇增、壓強驟減；在微通道內(nèi)，介質(zhì)流態(tài)平穩(wěn)，屬于層流狀態(tài)，壓力損失沿管

4、徑均布，逐步遞減。循環(huán)周期間，介質(zhì)流動情況基本相同，但壓降顯著。排管流道壁面熱邊界層窄，切面溫度分布均勻，流道間溫差分布明顯。
　　4．延長微通道寬度D，微通道內(nèi)介質(zhì)表面作用力、粘性作用力增強，沿程壓力損失增大；流道截面長軸截距縮短、邊壁高寬比增大、截面積減小，截面流速、局部損失均增大，渦旋產(chǎn)生效果先增強而后逐漸減小，介質(zhì)流線密集區(qū)逐漸由靠近波峰或波谷側(cè)壁向中央偏移且分散均勻。升高排管波紋高度H，流道截面長軸截距不變，邊壁高寬比增