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结构形状对太阳能烟囱系统热特性的影响研究

太阳能学报 2024年第2期45卷 1-9页

作者：贾靖聂晶王静文苏昊闫素英高虹内蒙古工业大学能源与动力工程学院呼和浩特010051 内蒙古可再生能源重点实验室呼和浩特010051

不同太阳能烟囱(SC)形状对系统集热特性影响不同。建立10°圆形SC数值模拟模型和试验台架,将系统数值模拟与试验测试结果对比验证,二者相对误差值小于4%,数值模拟方法正确;采用相同的数值模拟方法对0°圆形、0°方形和10°方形SC模型进... 详细信息

不同太阳能烟囱(SC)形状对系统集热特性影响不同。建立10°圆形SC数值模拟模型和试验台架,将系统数值模拟与试验测试结果对比验证,二者相对误差值小于4%,数值模拟方法正确;采用相同的数值模拟方法对0°圆形、0°方形和10°方形SC模型进行计算,将不同系统计算结果进行对比。结果表明:不同系统结构蓄热层表面温度场均匀性和受烟囱阴影影响不同,10°方形蓄热层表面温度场受烟囱阴影影响最小;对比烟囱内流体速度,10°方形具有更高速度梯度,更有利于确定涡轮机的位置;不同系统烟囱内部流体总焓差不同,10°方形SC系统总焓差较大;相比于0°圆形SC系统,其他3个SC系统的集热效率分别提高了11.328%、43.705%和66.061%,质量流量提升了59.36%、8.39%和39.04%。

关键词：太阳能烟囱集热棚形状集热棚倾角集热效率数值模拟不确定性分析

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带反射板的热管真空管集热器试验研究

太阳能学报 2023年第4期44卷 472-478页

作者：王予王恩宇沈海笑张学友程永昌董淑锦河北工业大学能源与环境工程学院天津300401

为研究反射板对太阳能集热器集热能力的影响,以带有12根Φ58 mm×1800 mm热管真空管的集热器为研究对象,在晴天和多云条件下对带波纹型、平面型、波纹平面型反射板和无反射板的集热器集热能力进行试验。结果表明:带波纹型反射板的集热... 详细信息

为研究反射板对太阳能集热器集热能力的影响,以带有12根Φ58 mm×1800 mm热管真空管的集热器为研究对象,在晴天和多云条件下对带波纹型、平面型、波纹平面型反射板和无反射板的集热器集热能力进行试验。结果表明:带波纹型反射板的集热器日集热量在晴天和多云条件下比无反射板时分别提高25.19%和26.50%,相比平面型反射板高1.15%和1.00%,相比波纹平面型反射板高10.32%和9.96%。在一天内,带波纹平面型反射板的集热器小时集热能力最小,带波纹型与平面型反射板的集热器集热能力在不同时刻相对大小存在差异。当集热器对环境无热损时,带波纹型、平面型和波纹平面型反射板的集热器集热效率比无反射板分别提高10.37%、8.94%和4.15%。

关键词：太阳能集热器热管集热效率反射板归一化温差

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CPC不同方位辐射量及最佳倾角计算

太阳能学报 2022年第3期43卷 256-262页

作者：马明瑞李明吴德众李国良周国富云南师范大学太阳能研究所昆明650500 华南师范大学华南先进光电子研究院广州510631

针对复合抛物面集热器(CPC)接收辐射量和集热性能受方位角和倾角影响的关系。分别分析了CPC不同放置方式下接收到的太阳辐射及对应最佳倾角,得到方位角与最佳倾角的关系,结合不同地区研究CPC最大太阳辐射量与倾角、方位角之间的关系。... 详细信息

针对复合抛物面集热器(CPC)接收辐射量和集热性能受方位角和倾角影响的关系。分别分析了CPC不同放置方式下接收到的太阳辐射及对应最佳倾角,得到方位角与最佳倾角的关系,结合不同地区研究CPC最大太阳辐射量与倾角、方位角之间的关系。结果发现,大多数地区全年最佳倾角位于当地纬度附近,相差5°以内,侧重冬半年使用应采用较大的倾角,夏半年采用较小的倾角;正南方向为最佳方位,太阳辐射随着方位角增加而降低,当CPC偏离正南方向时,应降低倾角来减小太阳辐射损失。对正南朝向下不同倾角CPC倾斜面接收辐射量进行了测试,验证了理论计算的准确性。并对不同倾角CPC的集热性能进行研究,最佳倾角的确定可使瞬时热效率提高3.9%以上,在CPC的应用中可以提高实际应用价值。

关键词：复合抛物面集热器集热效率倾斜角太阳辐射

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太阳能烟囱集热棚入口增设挡板的热特性研究

太阳能学报 2023年第4期44卷 499-505页

作者：王静文聂晶贾靖闫素英苏昊高虹内蒙古工业大学能源与动力工程学院呼和浩特010051 内蒙古可再生能源重点实验室呼和浩特010051

为提高太阳能烟囱集热系统(SCHCS)效率,提出在集热棚入口增设透明挡板优化设计方案。采用三维数值模拟结合离散纵坐标(DO)辐射模型、太阳光线追踪对集热棚入口无挡板、一层挡板、两层挡板3种模型对比研究。采用相同模型尺寸的SCHCS试验... 详细信息

为提高太阳能烟囱集热系统(SCHCS)效率,提出在集热棚入口增设透明挡板优化设计方案。采用三维数值模拟结合离散纵坐标(DO)辐射模型、太阳光线追踪对集热棚入口无挡板、一层挡板、两层挡板3种模型对比研究。采用相同模型尺寸的SCHCS试验结果验证仿真结果正确性。对比分析3种模型对SCHCS温度、速度、压力、熵产、集热效率性能参数影响结果,选取更合适的集热棚优化设计。结果表明:与无挡板集热棚入口相比,改变集热棚入口设计可提高SCHCS温度场、压力场、速度场的均匀性。与一层挡板相比,两层挡板更好地改善了系统温度、压力、速度均匀性。太阳辐照度为200 W/m~2时,两层挡板的集热效率比无挡板和一层挡板分别高8.49%、22.85%;太阳辐照度为1000 W/m~2时,两层挡板的集热效率比无挡板和一层挡板分别高9.71%、13.05%。

关键词：太阳能烟囱集热系统结构优化集热效率

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利用反向射流提升无盖板型太阳能集热器性能

农业工程学报 2022年第10期38卷 232-238页

作者：胡桂胡建军金健谈宏莹燕山大学河北省建筑低碳清洁供热技术创新中心秦皇岛066004 燕山大学河北省土木工程绿色建造与智能运维重点实验室秦皇岛066004

为了进一步提高无盖板型太阳能空气集热器的集热效率,该研究提出了一种利用U型管制造反向射流强化集热板换热的无盖板型太阳能空气集热器。通过试验研究了该型集热器内部的温度分布特性,以及2020年12月10日和2021年6月20日的集热性能。... 详细信息

为了进一步提高无盖板型太阳能空气集热器的集热效率,该研究提出了一种利用U型管制造反向射流强化集热板换热的无盖板型太阳能空气集热器。通过试验研究了该型集热器内部的温度分布特性,以及2020年12月10日和2021年6月20日的集热性能。试验结果表明:反向冲击射流的冷却作用可以有效降低集热板表面温度,形成覆盖大部分集热板面积的低温区域,且温度分布较为均匀;作为产生反向射流的U型管,还可以充当肋片结构对进入集热腔内的空气进行预热,夏季晴朗工况下U型管的进出口温差可达3.5℃;该型集热器在6月20日的平均集热效率可达到80%,而12月10日的热效率仅为45%,冬夏集热效率的差别较大。该研究为无盖板型太阳能集热器性能优化提供了新思路。

关键词：太阳能集热器无盖板集热效率射流冲击

寒冷地区空气源热泵辅助太阳能热水器供暖性能

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上海交通大学学报 2023年第7期57卷 910-920页

作者：李金平董玉慧李彩军代静波牛轶男 NOVAKOVIC Vojislav 兰州理工大学甘肃省生物质能与太阳能互补供能系统重点试验室兰州730050 兰州理工大学能源与动力工程学院兰州730050 兰州理工大学西北低碳城镇支撑技术协同创新中心兰州730050 挪威科技大学能源与过程工程系挪威特隆赫姆7491

为提高太阳能热水器供暖的稳定性并大幅降低空气源热泵供暖的成本,提出空气源热泵辅助太阳能真空管热水器供暖构想,在甘肃省兰州市七里河区魏岭乡绿化村搭建空气源热泵辅助太阳能热水器供暖试验系统,详细研究了晴天、阴天及多云3种典型... 详细信息

为提高太阳能热水器供暖的稳定性并大幅降低空气源热泵供暖的成本,提出空气源热泵辅助太阳能真空管热水器供暖构想,在甘肃省兰州市七里河区魏岭乡绿化村搭建空气源热泵辅助太阳能热水器供暖试验系统,详细研究了晴天、阴天及多云3种典型工况下系统的集热效率、热泵性能系数、系统太阳能保证率和系统能效比等.研究结果表明,晴天、阴天及多云工况下太阳能集热器有效得热量分别为75.5、4.1和49.2 kW·h,集热效率分别为61.3%、26.6%、55.2%,太阳能热泵平均性能系数(COP)分别为3.6、3.4、3.6,空气源热泵平均COP分别为0、2.9、3.1,系统实际供热量分别为113.4、125.9和124.8 kW·h,系统耗电量分别为33.4、50.5和42.7 kW·h,系统太阳能保证率分别为66.6%、3.3%、39.4%,系统能效比分别为3.4,2.5,2.9.研究证明了太阳能真空管集热器-空气源热泵系统用于寒冷地区供暖的可行性,为寒冷地区供暖提供了一种新途径.

关键词：太阳能热水器空气源热泵集热效率性能系数系统太阳能保证率系统能效比

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太阳能PV/T光储直驱热电联产系统性能

化工进展 2023年第6期42卷 2895-2903页

作者：张东刘鹏飞刘春阳侯刚惠博安周建兰州理工大学能源与动力工程学院甘肃兰州730050 甘肃省生物质能与太阳能互补供能系统重点实验室甘肃兰州730050 兰州兰石换热设备有限责任公司甘肃兰州730050

面对居民日益增长的生活热水和电能需求,光伏/光热(photovoltaic/thermal,PV/T)技术的应用可以降低建筑运行时的能源消耗。本文介绍了一种太阳能PV/T光储直驱热电联产(combined heat and power,CHP)系统,为了减少系统运行过程中的能量损... 详细信息

面对居民日益增长的生活热水和电能需求,光伏/光热(photovoltaic/thermal,PV/T)技术的应用可以降低建筑运行时的能源消耗。本文介绍了一种太阳能PV/T光储直驱热电联产(combined heat and power,CHP)系统,为了减少系统运行过程中的能量损失,采用直流压缩机和储能电池,并在兰州地区对系统的运行性能开展了实验测试。研究结果表明,PV/T系统的光伏板温度相比传统PV组件温度平均降低12.26℃,平均发电效率相对提升8.1%。在将24.4~27.2℃的水加热到50.1~50.7℃的过程中,平均性能系数(coefficient of performance,COP)可达到5.48,相比传统空气源热泵热水器提高82.1%~106.8%。平均集热效率和综合效率分别为37.30%和71.24%,PV/T系统的发电量和耗电量分别为3.33kWh和1.69kWh,发电量相比PV系统提高5.7%。太阳能PV/T光储直驱热电联产系统可以减少建筑部门的能源消耗,并提升PV/T系统的发电效率和综合效率,在晴天条件下可以实现离网运行。

关键词：光伏/光热直驱热电联产发电效率集热效率

吸收式热泵驱动太阳能集热场耦合集中供热性能研究

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太阳能学报 2021年第11期42卷 129-136页

作者：王登甲祁婷陈耀文刘艳峰张睿超西部绿色建筑国家重点实验室西安710055 西安建筑科技大学建筑设备科学与工程学院西安710055

提出一种吸收式热泵驱动大型太阳能集热场耦合集中供热新系统。建立吸收式热泵-太阳能集热场热力耦合数学模型,构建TRNSYS仿真模型并提出系统性能评价指标。以拉萨市为例,对该新型耦合供热系统进行分析计算。结果显示:在平板太阳能集热... 详细信息

提出一种吸收式热泵驱动大型太阳能集热场耦合集中供热新系统。建立吸收式热泵-太阳能集热场热力耦合数学模型,构建TRNSYS仿真模型并提出系统性能评价指标。以拉萨市为例,对该新型耦合供热系统进行分析计算。结果显示:在平板太阳能集热器面积与聚光型太阳能集热器面积相同的条件下,与现有太阳能供热系统和简单的平板-聚光型太阳能集热器串联太阳能供热系统相比,该新型耦合供热系统集热效率可增大约5%,且随着平板太阳能集热器面积与聚光型太阳能集热器面积之比增大,平板太阳能太阳能集热器入口温度逐渐降低,集热效率进一步增大;随着吸收式热泵容量与平板太阳能集热器面积之比增大,平板太阳能集热器入口温度逐渐降低,集热效率进一步增大,证明了该耦合系统的增效特性。但该耦合供热系统较复杂、投资成本较大,因此对于大型太阳能集中供热系统经济效益凸显,而小型太阳能供热系统则不适用。

关键词：太阳能供热集热效率太阳能集热器热泵系统耦合系统

轻质双层纺织基太阳能空气集热器的集热性能试验研究

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可再生能源 2022年第2期40卷 178-183页

作者：朱婧婧程小梅李瑶郭建生东华大学纺织学院上海201600 重庆延锋安道拓汽车部件有限责任公司重庆400000

纺织基太阳能空气集热器作为轻质柔软的太阳能集热器,在中低温集热领域具有潜在的应用前景。文章设计了新型双层纺织基太阳能空气集热器,并进行户外试验,探究单双层结构、间隔丝密度、空气质量流量对集热器性能的影响。研究结果表明:在... 详细信息

纺织基太阳能空气集热器作为轻质柔软的太阳能集热器,在中低温集热领域具有潜在的应用前景。文章设计了新型双层纺织基太阳能空气集热器,并进行户外试验,探究单双层结构、间隔丝密度、空气质量流量对集热器性能的影响。研究结果表明:在空气质量流量为0.023 kg/(m^(2)·s)时,双层纺织基太阳能空气集热器热转移因子和总热损系数分别为0.97和5.87 W/(m^(2)·℃),集热性能优于同条件下单层结构集热器;进出口空气温差和集热效率随间隔丝密度的增加而增加;集热效率随空气质量流量的增加而增加,当空气质量流量为0.037 kg/(m^(2)·s)时,间隔丝密度为36根/cm^(2)的集热器集热效率为0.64。

关键词：空气集热器双层模型三维间隔织物热损系数集热效率