蜂窩平板式太陽能空氣集熱器及太陽墻的研究.pdf

1、能源是人類社會存在與發(fā)展的基礎(chǔ)。太陽能作為最重要的可再生能源之一，其開發(fā)利用有著廣闊的市場前景。本論文綜述了國內(nèi)外太陽能熱利用的發(fā)展現(xiàn)狀，針對各種太陽能集熱裝置，特別是空氣集熱器和國外的太陽墻的研發(fā)，進行了簡要的討論。在此基礎(chǔ)上，作者設(shè)計了用于冬季建筑采暖的蜂窩平板型太陽能空氣集熱器，并對利用這種空氣集熱器進行建筑采暖開展了理論和試驗研究。論文主要包括四方面的工作： 1、對帶透明蜂窩的空氣集熱器的進行了試驗研究。對不同蜂窩結(jié)構(gòu)的

2、集熱器進行了空曬和并聯(lián)抽氣對比試驗，對有蜂窩結(jié)構(gòu)和無蜂窩結(jié)構(gòu)的集熱器進行了空曬和抽氣對比試驗，發(fā)現(xiàn)蜂窩結(jié)構(gòu)為50×50X25mm的集熱器出現(xiàn)高溫的概率最大。并在一定的簡化條件下，計算了并聯(lián)抽氣系統(tǒng)的瞬時集熱效率。通過試驗，對集熱器各個組成部分進行了優(yōu)化設(shè)計和選擇。 2、透明蜂窩的透過率是衡量其性能的主要參數(shù)之一。本文利用Hollands等提出用蜂窩單元表征整個透明蜂窩結(jié)構(gòu)的簡化方法，應(yīng)用幾何光學原理構(gòu)造了一個計算透明蜂窩透過率的

3、二維模型，在一定的簡化條件下，計算整個透明蜂窩的透過率簡化為計算由上下透明蓋板和不透明壁構(gòu)成的一個矩形腔體內(nèi)的透過率，推導(dǎo)出了計算透明蜂窩透過率的理論計算公式。 3、利用FLUENT軟件，對不同高寬比的蜂窩進行了計算機數(shù)值模擬研究，分析透過蜂窩頂部的熱損失情況?？紤]輻射熱傳導(dǎo)時，截面為25×25蜂窩，在高寬比A≤12時，自然對流均沒有被完全抑制；截面為10×10的蜂窩，在高寬比A≥4時，通過蜂窩頂部的熱量小于100W/m<'2>

4、，可以認為起到較好的隔熱效果。 4、對太陽墻式空氣集熱器進行了試驗和理論研究。通過試驗發(fā)現(xiàn)，單個的太陽墻式空氣集熱器利用自然對流驅(qū)動時，效率低于50％；加風機工作模式時，效率在60％左右。兩個集熱器利用風機驅(qū)動對太陽房供暖時，室內(nèi)平均溫度達到15.7℃；三個集熱器相連利用風機驅(qū)動對太陽房供暖時，室內(nèi)平均溫度達到18.5℃。在試驗的基礎(chǔ)上，一定的簡化條件下，對用于實際供暖的集熱器進行了數(shù)值模擬。發(fā)現(xiàn)集熱器內(nèi)部的空氣流場和溫度場很不