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可再生能源 2012年第10期30卷 1-5,10页

作者：张涛韩吉田闫素英许明田于洁玫山东大学能源与动力工程学院山东济南250061 内蒙古工业大学能源与动力工程学院内蒙古呼和浩特010051

利用热能工程专业基础知识和场协同原理,结合计算流体力学配套商业软件,对反光板、倾斜角度、辐照强度、集热管尺寸和水箱大小等因素,影响全玻璃真空管太阳能热水器的传热传质特性进行了数值模拟研究和可视化分析,通过数值模拟研究给出... 详细信息

利用热能工程专业基础知识和场协同原理,结合计算流体力学配套商业软件,对反光板、倾斜角度、辐照强度、集热管尺寸和水箱大小等因素,影响全玻璃真空管太阳能热水器的传热传质特性进行了数值模拟研究和可视化分析,通过数值模拟研究给出了全玻璃真空管太阳能热水器的的最佳条件。

关键词：全玻璃真空管太阳能热水器计算流体力学传热传质场协同原理

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全玻璃真空管太阳能热水器掺混现象分析研究

全玻璃真空管太阳能热水器掺混现象分析研究

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作者：谢春欣兰州理工大学

学位级别：硕士

太阳能以其取之不尽用之不竭的巨大优势使得全玻璃真空管太阳能热水器的利用成为农村实现可再生能源替代传统能源供暖和减少环境污染的有效途径。全玻璃真空管太阳能热水器用于建筑供暖过程中因强制对流的存在会对热水器内温度场、流场... 详细信息

太阳能以其取之不尽用之不竭的巨大优势使得全玻璃真空管太阳能热水器的利用成为农村实现可再生能源替代传统能源供暖和减少环境污染的有效途径。全玻璃真空管太阳能热水器用于建筑供暖过程中因强制对流的存在会对热水器内温度场、流场产生影响,从而导致供能不稳等问题。为研究太阳能热水器内的流场和温度场,本文以甘肃省兰州市七里河区魏岭乡的一座99m单体建筑供暖系统中的第一组全玻璃真空管太阳能热水器作为研究对象,在实际工况下测量并分析了储热水箱、真空管内的温度分布,储热水箱热损系数,利用数值模拟方法研究了强制循环条件下1kg?s、2.85kg?s、4kg?s进口流量以及25°C、35°C进口温度对全玻璃真空管热水器储热水箱内流场和温度场的影响。本文的主要研究结论如下:(1)利用雷诺数Re和瑞利数Ra判断全玻璃真空管太阳能热水器水箱部分和真空管部分内部流体的流态,经计算雷诺数Re=98622.7>4000,水箱内流动状态为湍流;Ra=5.32×10?T,而真空管内温差不可能大于50℃,因此Ra?10,无论何时真空管内流动状态必为层流。(2)实验结果显示,2018年2月6日为晴天并且环境风速小于1m?s,环境温度在-12.7℃.7℃之间,全玻璃真空管太阳能热水器安装倾角为45°,进水口水的平均质量流量为2.85kg?s,真空管内轴向温度低于水箱温度,该情况下距真空管轴向出口端1.7m处水的温度随着时间一直在变化,24小时内基本均低于距真空管轴向出口端0.9m、0.4m处水温。但在12:00-18:00时间段内,由于太阳辐射增强了真空管内的对流换热,1.7m处温度与0.9m、0.4m处水温非常相近,而在其他时间段内,则低于0.9m、0.4m处的温度。由于太阳辐射增强了真空管与储热水箱内水的对流换热,水箱内温度存在分层现象,距水箱顶部0.1m、0.18m处的温度相近,并且在9:00—16:00时间段,真空管内温度与水箱0.10m、0.18m测点位置的温度相近,而0.28m处的温度较低。在没有太阳辐射的时候,由于水箱内的强制对流,并且水箱与真空管的对流换热减弱,因此水箱内温度分布较为均匀。(3)2018年02月06日全玻璃真空管太阳能热水器内真空管温度分层主要发生20:00-00:00及00:00-9:00,温度最大相差3.75℃,储热水箱内温度分层主要发生在9:00-18:00,温度最大相差8.0℃,两个部分温度分层时间基本相反。2018年02月07日17:20-18:00在太阳辐射和强制循环同时存在时间段内,真空管轴向温度分布较均匀,最大相差1.0℃,随着水箱进口温度的增加,水温逐渐升高,但出现了明显的分层现象,最大温差达到8.1℃。(4)通过计算,得到无太阳辐射时真空管内自然对流质量流量为0,非强制循环条件下太阳能热水器的热损系数平均值大小为2.14W?(m?℃),强制循环情况下太阳能热水器的热损系数平均值大小为29.08 W?(m?℃),两者相差约26.94W/(m?°C),后者是前者的12.6倍。(5)通过将2018年02月06日17:20-18:00有强制循环但无太阳能辐射条件下对应试验数据和模拟结果进行对比分析,证明模拟结果和方法是正确的,进而对全玻璃真空管热水器内整体温度场和流场进行分析,结果显示在实验条件下,热水器入口流量为2.85kg?s时,在太阳能热水器储热水箱台肩处以及真空管与储热水箱连接处会形成涡旋,在上台肩处由于主流惯性产生分流,形成比较大的涡旋,并在粘滞力的作用下带动涡旋旋转,而水箱连接处的涡旋强度在轴向先减弱后增强。(6)储热水箱进口温度为均为25°C,入口流量分别为1kg?s、2.85kg?s、4kg?s时,来流质量流量越大,速度降越慢,储热水箱内温降越快,掺混越剧烈;质量流量越大,储热水箱上台肩处涡流越大,能量损耗也越大。(7)质量流量为2.85kg?s,入口温度分别为25°C,35°C时,温度较低的流体能够更快的与储热水箱内流体掺混,但也使得水箱内流体温度降低的更快,从而增加对环境的散热量,降低供暖效率。本课题的创新点如下:(1)分析带有强制循环策略的全玻璃真空管太阳能热水器在一天24h内的温度场,并对强制对流情况下储热水箱热损系数与非强制对流情况进行了对比分析。(2)通过模拟分析真空管插入水箱内部时入口流量、温度对无太阳辐射、强制循环条件下全玻璃真空管太阳能热水器内温度场和流场的影响,揭示了储热水箱内部掺混的机理。

关键词：全玻璃真空管太阳能热水器掺混数值模拟 FLUENT

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郑州地区全玻璃真空管太阳能热水器的综合评价

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河南教育学院学报（自然科学版） 2004年第3期13卷 89-90页

作者：杨建华河南教育学院地理系河南郑州450014

根据已有资料 ,对全玻璃真空管太阳能热水器进行了技术分析 ,并对全玻璃真空管太阳能热水器 ,燃气热水器和电热水器的总体使用性能进行了较实际的计算比较 .

关键词：全玻璃真空管太阳能热水器自然因素综合评价

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全玻璃真空太阳能热水器内流场的影响因素分析

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工程热物理学报 2010年第4期31卷 641-643页

作者：闫素英田瑞于文艳李嵩内蒙古工业大学能源与动力工程学院内蒙古呼和浩特010051 清华大学工程力学系北京100084

本文通过对均匀加热条件下的全玻璃真空管太阳能热水器内流场的计算流体力学模拟,研究了管内的对流换热过程,分析了器内流场的影响因素以及真空管与水箱连接处的流体速度、温度分布,计算与实验结果相一致,结果表明,在真空管与水箱连接... 详细信息

本文通过对均匀加热条件下的全玻璃真空管太阳能热水器内流场的计算流体力学模拟,研究了管内的对流换热过程,分析了器内流场的影响因素以及真空管与水箱连接处的流体速度、温度分布,计算与实验结果相一致,结果表明,在真空管与水箱连接处出现随机的涡流,对换热过程不利,特别是对于增加反射板的类似真空管双面受热的热水器情况,应采取措施确保管内对流换热流动的有序性。

关键词：全玻璃真空管太阳能热水器速度场温度场 CFD

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紧凑式全玻璃真空管热水器热循环机理实验与数值模拟研究

紧凑式全玻璃真空管热水器热循环机理实验与数值模拟研究

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作者：李仁飞云南师范大学

学位级别：硕士

目前全玻璃真空管太阳能热水器是国内市场上应用最广泛的太阳能热水器。本文就真空管的结构参数对真空管热水器内部的流场和温度场的影响，利用实验法和数值模拟法对真空管热水器作了以下几方面的研究。1.以市场上常见的家用真空管太阳... 详细信息

目前全玻璃真空管太阳能热水器是国内市场上应用最广泛的太阳能热水器。本文就真空管的结构参数对真空管热水器内部的流场和温度场的影响，利用实验法和数值模拟法对真空管热水器作了以下几方面的研究。1.以市场上常见的家用真空管太阳能热水器为研究对象，对同一生产厂家生产的全玻璃真空管太阳能热水器的管长结构参数进行了热性能测试。分析了管长和日辐照量对真空管太阳能热水器的日得热量和效率的影响。结果表明，对同一套真空管热水器系统，日辐照量对系统的日得热影响较大，对系统的日平均效率的影响很小;在相同的测试条件下，管长为1800mm的真空管热水器系统的日平均效率比管长为2100mm的系统效率高约0.5%。说明真空管管长对真空管热水器系统的日得热量和效率的影响很小。2.根据目前市场上常见的真空管热水器结构形式，结合部分实验数据，应用CFD的软件包建立了不同管长、管径和倾角下的包含真空夹层和流体两个计算域的三维真空管太阳能热水系统的数值模型、划分网格、数值模拟及数据分析，模型中考虑了插入水箱内真空管的长度，并通过实验验证了本文建立的模型的可靠性，在模型中采用了fluent中的太阳载荷模型来研究真空管热水系统内部的流动和传热随加热时间的变化。3.数值研究结果得出，随真空管热水器安装倾角的增加水箱内管口以上的温升变化不大，水箱底部的冷水区域的体积在减小;真空管热水器安装倾角从20°增加到60°，系统的平均努赛尔数在增加，大于60°后基本保持不变;不同倾角的系统内，真空管与水箱连接处真空管横截面的流速随倾角的增加而增大。由于冷热流体都在真空管内流动，管中心速度最小。4.真空管中心截面位置的速度分布基本呈对称分布，真空管热水器系统的管长增加，真空管热水器系统的努赛尔数在增大，说明真空管热水器系统的对流换热强度随管长的增加而增强。在管长1500mm到管长2400mm的真空管内，真空管底部的流速比中部的小1～2个数量级，说明底部流动不充分。5.对同一套真空管热水器系统，开始时系统的对流换热最强烈，随加热时间的增加，内部对流换热在减弱;对于管径为47mm和58mm的真空管热水器系统，58mm管径的系统的努赛尔数略小于47mm管径的系统。两种管径下，真空管和水箱内温度和速度较接近，两种管径对系统的流态和流速基本没有影响。根据两种管径温度场和流场的分布说明管径对真空管热水器的内部流动传热的影响很小。本文的研究旨在对真空管太阳能热水系统传热传质和内部流动分布有一定的了解，同时对提高真空管热水器的效率和生产应用提供一些科学依据。

关键词：全玻璃真空管太阳能热水器结构参数三维数值模拟

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走出去，又是一片天——扬州市华扬太阳能热水器有限公司西部创业调查报告

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新企业 2003年第7期 37-38页

作者：黄大昕林永志王峰

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