塑料平板太陽能集熱器集熱性能研究.pdf

1、目前，國家的發(fā)展戰(zhàn)略提出要進(jìn)一步加大對(duì)可再生能源的投入，太陽能熱利用領(lǐng)域面臨著新的發(fā)展機(jī)遇。而國家對(duì)保障房建設(shè)的投入，也進(jìn)一步加快了能夠滿足建筑一體化要求的平板集熱器的發(fā)展進(jìn)程。
　　雖然平板集熱器可以承受一定的壓力，在中低溫范圍內(nèi)集熱器效率高，并且不易結(jié)垢。但是，平板集熱器吸熱板使用鋁銅等金屬材料，價(jià)格仍然較高，沒有顯著的價(jià)格優(yōu)勢。另外，平板集熱器總體結(jié)構(gòu)的重量較重，不利于壁掛式太陽能熱水器的發(fā)展。
　　本文研制出了一種新

2、型的塑料平板太陽能集熱器，利用塑料結(jié)構(gòu)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的銅鋁復(fù)合吸熱板結(jié)構(gòu)，可以作為一種平板太陽能集熱器的替代產(chǎn)品，廣泛使用在家庭生活用水、泳池領(lǐng)域。通過FLUENT軟件進(jìn)行數(shù)值模擬分析，并結(jié)合相關(guān)的試驗(yàn)研究，獲得該種集熱器集熱性能的相關(guān)參數(shù)。
　　首先，對(duì)傳統(tǒng)的平板集熱器進(jìn)行傳熱過程理論分析，獲得集熱器能量傳遞平衡方程、集熱器各部分熱損和集熱器效率計(jì)算公式。然后，利用FLUENT軟件對(duì)塑料平板集熱器的悶曬工況進(jìn)行數(shù)值模擬，在定輻射強(qiáng)度下

3、，得到不同時(shí)刻集熱管內(nèi)部溫度場和流動(dòng)場的分布。分析可知，集熱管上部水的流速最大，中部水的流速變化較大，底部水的流速基本不變，內(nèi)部形成局部環(huán)流。
　　通過改變集熱管的的壁厚，分布為4mm、6mm、10mm，材料的導(dǎo)熱系數(shù)分別為λ1=1.8w/(m·k)、λ2=18w/（m·k），迎光面和背光面的輻射強(qiáng)度，分別為800W/m2、300 W/m2和700W/m2、200 W/m2，得到不同時(shí)刻的集熱管內(nèi)部溫度場分布。分析可知，輻射強(qiáng)度和

4、材料導(dǎo)熱系數(shù)對(duì)集熱器的升溫有較大影響，而材料的厚度影響較小。
　　最后，搭建了塑料平板太陽能集熱器的實(shí)驗(yàn)測試平臺(tái)，測試分為兩個(gè)部分。第一部分是自然循環(huán)流動(dòng)狀態(tài)下集熱器的運(yùn)行工況，測試得到水箱各層溫度和吸熱板溫度隨著輻射強(qiáng)度和時(shí)間的變化曲線，進(jìn)一步得到集熱器的日平均效率。第二部分是強(qiáng)制循環(huán)流動(dòng)狀態(tài)下集熱器的運(yùn)行工況，通過記錄水箱溫度和吸熱板溫度隨時(shí)間和輻射強(qiáng)度的變化，結(jié)合集熱器進(jìn)出口水溫變化，得到集熱器瞬時(shí)效率曲線和集熱器的熱損失系