具有玻璃管蜂窩蓋板的太陽能空氣集熱器的研究.pdf

1、太陽能是最重要的可再生能源，它具有分布廣泛、利用方便等優(yōu)點。太陽能熱利用的關(guān)鍵是太陽能集熱器，如何減少其熱損失是該領(lǐng)域研究的重點。透明蜂窩材料既能透過太陽輻射又具有優(yōu)良的隔熱性能，在太陽能集熱器中有廣闊的應(yīng)用前景。本課題研究一種具有薄壁玻璃管透明蜂窩蓋板的太陽能空氣集熱器，主要包含以下內(nèi)容： 1.設(shè)計制作了以薄壁玻璃管為蜂窩單元的透明蜂窩蓋板，應(yīng)用于平板型太陽能空氣集熱器，并對其進行了試驗和模擬分析。對五種具有不同尺寸的透明蜂窩

2、蓋板的太陽能集熱器進行試驗研究。重點研究在小高寬比（L/D<3）下，蜂窩的孔徑、高寬比等因素對陽光透過率和集熱效率的影響。結(jié)果顯示：在試驗條件下，當(dāng)蜂窩直徑相同，高寬比不同時，集熱器出口溫度相差較大，高寬比小的溫度高，最大溫差約為10℃；當(dāng)蜂窩直徑不同，高寬比相同時，集熱器出口溫度相差不大。有蜂窩與無蜂窩，最大溫差約為12℃。 2.透過率是影響透明蜂窩性能的重要指標(biāo)之一。針對現(xiàn)有計算關(guān)系式較為復(fù)雜的問題，作者通過對玻璃管蜂窩單元

3、的分析，推導(dǎo)出關(guān)于蜂窩結(jié)構(gòu)透過率的簡單計算式。該計算式僅于蜂窩的高寬比L/D以及材料的光學(xué)性質(zhì)有關(guān)，而與蜂窩的具體尺寸無關(guān)。 3.利用FLUENT軟件，對不同直徑、不同高寬比的多種蜂窩進行了數(shù)值模擬，研究蜂窩高寬比、直徑、放置角度等因素對蜂窩內(nèi)流場及溫場的影響。結(jié)果表明：試驗所采用的幾種玻璃管蜂窩，因幾何尺寸較大，內(nèi)部的自然對流都沒有被抑制住。只有當(dāng)蜂窩垂直放置、且直徑較小≤10mm時才能抑制住自然對流。傾斜放置的蜂窩，內(nèi)部均有

4、自然對流。蜂窩內(nèi)流場強度隨蜂窩直徑的增大而增強。對相同直徑的蜂窩，內(nèi)部對流強度隨其高寬比的增大而減弱。模擬結(jié)果對實際應(yīng)用時，選用透明蜂窩結(jié)構(gòu)有一定的指導(dǎo)意義。 4.對平板式太陽能空氣集熱器的有效得熱及各部分散熱做了詳細(xì)分析與理論計算，并在此基礎(chǔ)上計算出試驗用集熱器的熱效率，得出了與試驗測試結(jié)果基本一致的結(jié)論。 5.最后，作者對V型槽聚光器的聚光特性進行了詳細(xì)分析，并推導(dǎo)出不同情況下聚光度與幾何聚焦比、光線入射角的計算關(guān)系