太陽集熱器熱性能動(dòng)態(tài)測(cè)試方法研究.pdf

1、本文以全玻璃真空管集熱器為例，分析了集熱器的得熱和熱損。并在此基礎(chǔ)上，根據(jù)能量平衡和傳遞函數(shù)理論將集熱器看作是一個(gè)系統(tǒng)，在此系統(tǒng)中集熱器的出口溫度Tfo是系統(tǒng)的輸出，其余變量：集熱器進(jìn)口溫度Tfi，周圍環(huán)溫Ta，落在集熱器采光面上的太陽輻照度I看作是系統(tǒng)的輸入。通過實(shí)驗(yàn)由集熱器的進(jìn)口溫度Tfi、出口溫度Tfo、周圍環(huán)溫Ta及落在集熱器采光面上的太陽輻照度I的測(cè)量值得到系統(tǒng)的傳遞函數(shù)的參數(shù)，再由這些參數(shù)來預(yù)測(cè)系統(tǒng)的輸出：集熱器的出口溫度，

2、進(jìn)而得到某一時(shí)間段內(nèi)集熱器的有用能量收益。實(shí)驗(yàn)證明，當(dāng)集熱器工作在系統(tǒng)的輸入條件比較穩(wěn)定或是變化較為平緩時(shí)，用新模型預(yù)測(cè)所得的結(jié)果和實(shí)測(cè)輸出的接近程度，與用已有標(biāo)準(zhǔn)預(yù)測(cè)所得的結(jié)果與實(shí)測(cè)輸出的接近程度相當(dāng)。當(dāng)集熱器工作在系統(tǒng)的輸入，如太陽輻照度，強(qiáng)烈變化的條件下時(shí)，用新模型預(yù)測(cè)所得的結(jié)果與實(shí)測(cè)輸出的接近程度比用已有標(biāo)準(zhǔn)預(yù)測(cè)所得的結(jié)果與實(shí)測(cè)輸出的接近程度要好許多。 本文中的模型雖是針對(duì)全玻璃真空管集熱器提出的，但實(shí)驗(yàn)證明此模型亦可用

3、于平板集熱器熱性能的測(cè)試。用該方法在對(duì)集熱器進(jìn)行熱性能測(cè)試時(shí)，在測(cè)試過程中除要求流經(jīng)集熱器的工作流體的質(zhì)量流量m保持恒定外，對(duì)其余的輸入變量(太陽輻照度I、環(huán)境溫度Ta、流體入口溫度Tfi)的值及其波動(dòng)范圍不做限制。這一方面使得用于控制輸入變量的設(shè)備投入費(fèi)用降低，測(cè)試成本也隨之降低，另一方面由于測(cè)試過程中對(duì)落在集熱器采光面上的太陽輻照度的要求降低，也使得一年中可用于測(cè)試的天數(shù)大為增加。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明本方法是正確的，可行的。 此外作

4、為太陽集熱器熱性能最重要的性能指標(biāo)之一的太陽集熱器時(shí)間常數(shù)，它反應(yīng)的是集熱器對(duì)瞬變階躍輸入響應(yīng)的動(dòng)態(tài)特性，對(duì)其的測(cè)定已經(jīng)成為集熱器熱性能評(píng)價(jià)必做的內(nèi)容之一。已有的集熱器時(shí)間常數(shù)的測(cè)試方法概括起來有兩種，其一要求在測(cè)試時(shí)調(diào)節(jié)集熱器入口溫度與周圍環(huán)境溫度相等。另一種方法雖不要求集熱器入口溫度與周圍環(huán)境溫度相等但需事先已知參數(shù)FRUL。本文在已有方法的基礎(chǔ)上推出了一種更為簡(jiǎn)便、可行的集熱器時(shí)間常數(shù)的測(cè)試方法，并已通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。與已有方法相比，

5、新方法具有如下的優(yōu)點(diǎn)：用新方法在試驗(yàn)過程中既不需要調(diào)節(jié)入口溫度與環(huán)境空氣溫度相等，也不需要事先知道參數(shù)FRUL，這不僅使得測(cè)試條件大為降低，而且對(duì)于工作流體為水的集熱器，其時(shí)間常數(shù)的測(cè)試在許多地區(qū)的測(cè)試期大為增加。 不論是平板集熱器還是真空管集熱器它的內(nèi)部都是由一組并聯(lián)管組構(gòu)成的。不均勻流量分配將給性能預(yù)測(cè)帶來較大的誤差，同時(shí)減低集熱器的效率。不論我們是對(duì)單臺(tái)還是多臺(tái)集熱器單元的分析和預(yù)測(cè)都是在一個(gè)默認(rèn)的假設(shè)條件下進(jìn)行的。這個(gè)假