太阳能集热器作为光热转换的源头,研究和优化其性能,将在太阳能热利用中有重要意义。
对太阳能集热器的模拟通过建立基于一维或二维的数学模型,研究在稳态或非稳态条件下平板集热器的响应特性或通过解析法‘对太阳能集热器的绝热层,盖板,槽道,空气夹层等部件建立计算模块的能量守恒方程,从而求解了集热器内部的温度分布本文基于传统的太阳能集热器模型,在考虑辐射,散射,气候,风速等诸多影响因子,建立更为优化的太阳能集热器模型,并结合软件,以太阳能集热系统为研究对象,通过对比在上述模型条件下的集热器面积,集热器类型。
两种类型集热器都基于表面盖板或真空管的透射过程以及吸收体的吸收过程在热平衡的条件下,传统的用于测试和模拟的数学模型可以表示为如下形式虑到风速的影响,在上述的式中做进一步改进为单位集热器面积吸收的可利用热量,为集热器表面的太阳能辐射强度,为当量集热面积比意义下的净入射效率,与集热器的透射率和吸收体的吸收率相关,分别为集热器,吸收体表面温度相关的热损系数。
为集热器进出口介质的当量温度,为集热器周围的大气环境温度减压阀去负载图太阳能集热系统基于式表示的稳态热平衡模型,考虑到太阳入射角的变化影响净入射效率,以及集热器本身热容的影响定义入射角影响因子,集热器热容,建立更优化的集热器瞬态数学模型几这里的是自然对流换热系数,是净入射辐射的热损系数。
为平行于集热面的风速式可以用来预测多种类型的集热器热平衡性能太阳能集热系统集热性能分析以上海某工程需要设计的太阳能集热系统为例,考虑到工程中的单效吸收式制冷机组模块需要提供的冷量,一般单效吸收式机组的尸为、,热驱动温度为,集热系统要至少提供的热量太阳能系统要求出水温度为,回水温度为,系统供水量为上海地区纬度,经度设计的集热器追踪方式为单轴追踪,轴平行于集热面,地面反射系数为,追踪面的方位角为文中以夏季工况小时月份第一天至第五天为模拟时段,来分析太阳能集热系统的热转换能力,匹配效率较高时的系统设计参数集热器和水箱因决定能量转化和储存利用过程中地能量利用效率而成为太阳能集热系统中的关键部件,本文借助于软件,建造如图的太阳能集热系统模型为优化系统性能,对比了集热器和平板型集热器,变流量和定流量分层水箱等方案,并对优化方案下的设计参数进行进一步分析如式的模型主要适用于太阳辐射占优,散射份数很低的情况下,难以适用太阳入射角和室外天气条件经常变化等自然情况为此这里需要把式中的第一项分成两部分集中辐射强度几,其入射角松弛因子,和散射辐射强度几,其入射角松弛因子。
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