亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        風量對太陽能集熱器熱性能影響的實驗研究

        2013-12-03 01:23:52魏新利郭春杰孟祥睿趙曉麗
        鄭州大學學報(工學版) 2013年6期
        關(guān)鍵詞:熱板輻射強度集熱器

        魏新利,郭春杰,孟祥睿,趙曉麗

        (鄭州大學化工與能源學院,河南鄭州450001)

        0 引言

        太陽能供暖系統(tǒng)能夠把被太陽加熱的空氣有組織地輸送到室內(nèi),從而起到采暖和輸送新風的雙重作用.集熱器是整個系統(tǒng)的核心部件,目前國內(nèi)外學者[1-6]關(guān)于系統(tǒng)風量對其熱性能的研究較少,缺乏為太陽能集熱器實際工程中運行風量選取提供參考的數(shù)據(jù),為此筆者搭建了太陽能集熱器實驗臺并對0.94,1.41,1.87 m3/h 3種風量下集熱器的熱性能進行實驗研究,利用CFD軟件對集熱板模型進行模擬研究,以探究輻射強度為300~700W/m2、室外環(huán)境溫度為6~12℃范圍內(nèi)各工況下的最佳運行風量.

        1 太陽能集熱器實驗臺簡介

        太陽能集熱器實驗臺由太陽輻射模擬裝置(超高壓短弧氙燈)、集熱器和實驗測試系統(tǒng)三部分組成,如圖1所示.實驗選用額定功率為350 W的超高壓短弧氙燈(簡稱球形氙燈)作為太陽輻射模擬裝置,集熱器由集熱板、外殼和風機等部件組成.為增強空氣與集熱板的換熱過程,集熱板表面加工有向內(nèi)側(cè)凹陷且兩側(cè)有孔縫的結(jié)構(gòu)單元體,其橫向和豎向間距均為0.012 m.集熱板的材質(zhì)為鋼板,幾何尺寸為0.21 m×0.31 m×0.000 6 m,外表面涂有吸收率α=0.94的選擇性涂層.外殼的材質(zhì)為有機玻璃,用來封裝和固定集熱板并形成空氣流道,幾何尺寸為0.5 m×0.2 m×0.6 m.風機用來為空氣流道提供負壓,經(jīng)測量風機可提供的3種風量分別為0.94,1.41,1.87 m3/h.

        實驗所需的測試參數(shù)有太陽輻射強度、集熱板表面溫度、進出口空氣溫度,測試儀器及其參數(shù)如表1所示.

        2 集熱性能分析

        太陽能集熱板吸收到的太陽輻射能絕大部分用來加熱過流空氣,此外還有小部分熱量通過對流和輻射的方式散失到周圍環(huán)境中,故其熱平衡方程為

        表1 實驗測試儀器及其參數(shù)Tab.1 Experimental test apparatus and parameters

        集熱效率是單位時間內(nèi)太陽能集熱器實際獲得的有用能與集熱板吸收的太陽輻射能之比,其計算式為

        式中:α為集熱板的吸收率;I為太陽輻射強度,W/m2;A為集熱板的集熱面積,m2;mair為流經(jīng)集熱器空氣的質(zhì)量流量,kg/s;Cp為空氣的定壓比熱容,J/(kg·K);Texit為集熱器出口處的空氣溫度,K;Tamb為室外空氣溫度,K;Qconv和Qrad分別為對流和輻射熱損失,W.

        3 實驗結(jié)果分析

        參照鄭州地區(qū)晴朗天氣(12月7日~9日)12:00~14:00期間內(nèi)太陽輻射強度和室外環(huán)境溫度的監(jiān)測數(shù)據(jù),選取太陽輻射強度I=300 W/m2、環(huán)境溫度Tamb=10℃作為實驗研究工況.

        3.1 集熱板表面溫度

        在0.94,1.41,1.87 m3/h 3 種風量下,集熱板表面溫度隨時間的變化如圖2所示.

        圖2 3種風量下集熱板的表面溫度Fig.2 The tem perature of collector plate under the three volumes

        從圖2可以看出,集熱板表面溫度在開機運行后迅速升高,約經(jīng)10 min后進入穩(wěn)定狀態(tài).在0.94,1.41,1.87 m3/h 3種風量下穩(wěn)定運行時,集熱板表面溫度分別為39.74,36.99,35.19℃,即集熱板表面溫度隨系統(tǒng)風量的增大而降低.

        3.2 出口空氣溫度

        在0.94,1.41,1.87 m3/h 3 種風量下,集熱器出口空氣溫度隨時間的變化如圖3所示.

        圖3 3種風量下空氣出口溫度Fig.3 The outlet air temperature under the three volumes

        從圖3可以看出,與集熱板表面溫度變化相比,出口空氣溫度達到穩(wěn)定狀態(tài)有一定的滯后性.在3種風量下穩(wěn)定運行時,出口空氣溫度分別為32.45,27.57,24.37℃,因進口空氣溫度為10℃,故空氣溫升分別為22.45,17.57,14.37℃,即空氣溫升隨系統(tǒng)風量的增大而下降.

        3.3 集熱效率分析

        將各參數(shù)在穩(wěn)定運行時的數(shù)值代入計算式可知,集熱效率在 0.94,1.41,1.87 m3/h 3種風量下分別為38.56%、45.13%和49.06%,即集熱效率隨系統(tǒng)運行風量的增大而升高.這是由于隨著系統(tǒng)風量的增大,集熱板表面溫度是降低的,集熱板與周圍環(huán)境的傳熱溫差減小,相應(yīng)的對流和輻射熱損失減小,由熱平衡方程知,太陽能集熱器獲得的實際有用能增大,因而集熱效率隨風量的增大而升高.

        4 最佳風量的確定

        因集熱板上結(jié)構(gòu)單元體的橫向和豎向間距均為0.012 m,為簡化模型的計算量和加快求解速度,在利用Gambit軟件建立集熱板的幾何模型時僅選取包含4個單元體結(jié)構(gòu)的局部集熱板及前后一定范圍內(nèi)的空氣作為研究對象,如圖4所示.

        在對求解域網(wǎng)格劃分時,采取分區(qū)域劃分、結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格和非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格相結(jié)合的方式.為消除網(wǎng)格數(shù)量對模擬結(jié)果的影響,共劃分了5種類型的網(wǎng)格進行獨立性考核,最終確定模型的網(wǎng)格數(shù)量為462 789.

        利用 Fluent軟件對模型計算求解時,文獻[7]表明:過流空氣與集熱板內(nèi)表面及孔縫處的換熱過程可以忽略,因此模型的邊界設(shè)定為質(zhì)量流量進口、自由流出口、集熱板外表面為熱流率邊界、內(nèi)表面及孔縫處為絕熱邊界、四周為對稱邊界,求解器的設(shè)定為3D、穩(wěn)態(tài)、層流(Re≈138)和DO輻射模型,其它采用默認設(shè)置.

        圖4 集熱板結(jié)構(gòu)及幾何模型Fig.4 The structure and model of the collector p late

        由于模型僅包含4個單元體結(jié)構(gòu)的局部集熱板,其集熱面積為0.002 76 m2,而實驗中集熱板面積為0.065 10 m2,因此在驗證模型可靠性時,需將實驗中的3種風量按面積折算為相應(yīng)的系統(tǒng)風量,折算后 0.94,1.41,1.87 m3/h 3種風量下性能參數(shù)的實驗值和模擬值對比如表2所示.

        表2 性能參數(shù)的實驗值和模擬值對比Tab.2 The com parison of performance parameters’experimental and sim ulated values

        從表2可以看出,在3種風量下集熱板表面溫度、出口空氣溫度和集熱效率的實驗值和模擬值的相對誤差均小于5%,故該模型是可靠的、可用于下一步的模擬研究.

        在太陽能集熱器實際工程應(yīng)用中,確定系統(tǒng)運行風量時應(yīng)綜合考慮系統(tǒng)風量對出口溫度和集熱效率的影響.根據(jù)《民用建筑供暖通風與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范》[8]的有關(guān)規(guī)定,夏熱冬冷地區(qū)室內(nèi)供暖宜采用的設(shè)計溫度為16~22℃,由于集熱器出口溫度要比室內(nèi)設(shè)計溫度高5℃左右,集熱器的出口空氣溫度應(yīng)在22~26℃范圍內(nèi)為宜.

        為得到單位面積集熱板上的最佳運行風量,筆者對太陽輻射強度為300~700 W/m2、室外溫度為6~12℃、風量為7.2~108 m3/h范圍內(nèi)各工況下的熱性能參數(shù)進行了模擬分析.現(xiàn)僅以太陽輻射強度I=300 W/m2、環(huán)境溫度Tamb=10℃工況下,出口空氣溫度和集熱效率隨系統(tǒng)風量的變化為例進行說明,如圖5所示.

        由圖5可知,太陽輻射強度I=300 W/m2、室外環(huán)境溫度Tamb=10℃工況下,單位面積集熱板上的最佳運行風量為25.2~36 m3/h,此時出口空氣溫度為22~26℃,集熱效率為47.76% ~52.78%.

        圖5 出口空氣溫度和集熱效率隨風量的變化Fig.5 The variation of the oulet air temperature and the thermal efficiency with the air vulumes

        根據(jù)太陽輻射強度為300~700 W/m2、室外溫度為6~12℃、風量為7.2~108 m3/h范圍內(nèi)各工況下出口空氣溫度和集熱效率的模擬數(shù)據(jù),可以得到相應(yīng)工況下單位面積集熱板上的最佳運行風量,如表3所示.

        表3 各工況下最佳運行風量匯總表Tab.3 The summary tab le of optimal volum e under different conditions m3/h

        太陽輻射強度在300~700 W/m2、室外溫度6~12℃范圍內(nèi)各工況下,單位面積集熱板上最佳運行風量的數(shù)據(jù)表明,其數(shù)值隨太陽輻射強度的增大而增大,隨室外環(huán)境溫度的升高而增大.表3中的數(shù)值為各工況下單位面積集熱板上的最佳運行風量,在太陽能集熱器的工程應(yīng)用中,由集熱板的實際有效集熱面積與相應(yīng)工況下單位面積集熱板上最佳運行風量的數(shù)值,得出實際太陽能集熱器的實際系統(tǒng)運行風量值.

        5 結(jié)論

        筆者搭建了太陽能集熱器實驗臺并對0.94,1.41,1.87 m3/h 3種風量下集熱器的熱性能進行了實驗研究,利用CFD軟件建立了集熱板的幾何模型并對太陽輻射強度在300~700 W/m2、室外溫度6~12℃范圍內(nèi)各工況下的性能參數(shù)進行了模擬分析,得到以下結(jié)論:

        (1)集熱板表面溫度在開機運行10 min后進入穩(wěn)定狀態(tài),在0.94,1.41,1.87 m3/h 3種風量下穩(wěn)定運行時分別為39.74,36.99,35.19℃,即集熱板表面溫度隨系統(tǒng)風量的增大而降低;

        (2)相較于集熱板表面溫度,出口空氣溫度達到穩(wěn)定有一定的滯后性.在0.94,1.41,1.87 m3/h 3種風量下穩(wěn)定運行時,空氣溫升分別為22.45,17.57,14.37 ℃,即空氣溫度隨系統(tǒng)風量的增大而降低;

        (3)集熱效率在0.94,1.41,1.87 m3/h 3 種風量下穩(wěn)定運行時分別為38.56%、45.13%和49.06%,即集熱效率隨系統(tǒng)運行風量的增大而升高;

        (4)根據(jù)輻射強度為300~700 W/m2、室外溫度6~12℃范圍內(nèi)各工況下性能參數(shù)的模擬數(shù)據(jù),提出了相應(yīng)工況下單位面積集熱板上的最佳運行風量,為工程上運行風量的選取提供參考數(shù)據(jù).

        [1] GUNNEWIEK L H,BRUNDTETT E,HOLLANDS K G T.Effect of wind on flow distribution in unglazed transpired plate collectors[J].Solar Energy,2002,72:317-325.

        [2] GUNNEWIEK L H,BRUNDRETT E,HOLLANDS K G T.Flow distribution in unglazed transpired plate solar air heaters of large area[J].Solar Energy,1996,58:227-237.

        [3] GAWLIK K,CHRISTENSEN C,KUSTECHER C.A numerical and experimental investigation of low conductivity unglazed transpired solar air heaters[J].Solar Energy Engineering,2005,127:153-155.

        [4] 葉宏,葛新石.帶透明蜂窩的太陽空氣加熱器的實驗研究[J]. 太陽能學報,2003,24(1):27-31.

        [5] 高立新,孫紹增,王遠峰.無蓋板滲透型太陽能空氣集熱器熱性能的實驗研究[J].節(jié)能技術(shù),2012,3(2):155-158.

        [6] 高立新,王天成,孫紹增.無蓋板滲透型集熱器熱性能的對比試驗[J].可再生能源,2012(6):1-4.

        [7] KUTSCHER C F.An investigation of heat transfer for air flow through low porosity perforated plates[D].Colardo:University of Colardo,1982.

        [8] 中國建筑科學研究院.GB 50736—2012,民用建筑供暖通風與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范[S].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2012.

        猜你喜歡
        熱板輻射強度集熱器
        非對稱熱護式熱板儀的研制與試驗
        管式太陽能集熱器的顆粒換熱模擬
        PV/T太陽能集熱器性能綜合評價研究
        一種超薄真空腔均熱板復(fù)合材料及其密封成型方法
        太陽能集熱器
        北方建筑(2020年2期)2020-12-14 05:01:36
        曲面太陽能集熱器與平板太陽能集熱器的性能對比實驗研究
        太陽能(2020年8期)2020-09-01 10:25:50
        氧氣A(O,O)波段氣輝體發(fā)射率和臨邊輻射強度模擬與分析
        基于ANSYS的電加熱硫化機熱板結(jié)構(gòu)優(yōu)化的研究
        噴頭加設(shè)集熱板有效性的理論分析
        基于模擬太陽輻射強度對自然循環(huán)式PV/T系統(tǒng)的實驗研究
        天天燥日日燥| 日本韩国亚洲三级在线| 少妇性俱乐部纵欲狂欢少妇| 免费拍拍拍网站| 久久久久亚洲女同一区二区| 日韩精品视频免费福利在线观看| 亚洲第一黄色免费网站| 色欲aⅴ亚洲情无码av| 亚洲天堂2017无码中文| 中文字幕在线观看乱码一区| 日本刺激视频一区二区| 人人爽人人爽人人片av| 精品久久久久久久久久久aⅴ| 伊人色综合九久久天天蜜桃| 亚洲av色图一区二区三区| 国产乱国产乱老熟300部视频| 精品国产高清自在线99| 最新日韩人妻中文字幕一区| 男女裸体做爰视频高清| 在线综合亚洲欧洲综合网站| 亚洲an日韩专区在线| 国产理论亚洲天堂av| 欧洲熟妇色xxxx欧美老妇性| 狠狠躁夜夜躁人人爽天天不卡软件| 美女窝人体色www网站| 久久国产亚洲精品一区二区三区| 国产二级一片内射视频播放| 色综合自拍| 亚洲一区二区三区国产精品视频| 久久国产精品亚洲婷婷片| 中文字幕亚洲欧美日韩2019| 99久久久精品免费| 国产成人一区二区三区影院| 久久久精品一区aaa片| 国产小视频网址| 国产精品午夜高潮呻吟久久av | 亚洲av永久无码精品一区二区 | 日韩精品久久不卡中文字幕| 国产内射一级一片内射视频| 国产精品久久一区二区三区| 精品国产91久久久久久久a|