太阳能集热器热性能研究

【摘要】太阳能集热器集热性能的影响因素是多样的,主要分为外界影响和自身运行状态的影响。其中外界条件中,积尘作为一个重要的因素,对太阳能集热器集热能力的影响是不可忽略的。系统中运行时,由于流经集热器的流量并不能保持恒定,流体流量的变化对集热器的热性能造成影响,同时现有的对集热器热性能进行测试的稳态测试模型和动态测试模型都是在集热器流量变化不大的情况下对集热器热性能进行的检测,所以分析稳态测试模型与流量的关系式以及动态测试模型中加入流量变化引起的热量损失这一修正项可以更好的预测集热器的热性能。本文研究了热管真空管集热器、平板集热器、CPC反光板集热器以及全玻璃管集热器四类集热器表面积尘形态的不同以及积尘量的差异,分析了积尘对这四种集热性能影响的不同。着重研究了积尘对平板太阳能集热器集热性能的影响,从积尘对平板太阳能集热器瞬时效率的影响、积尘对平板太阳能集热器临界温度的影响以及积尘对平板太阳能集热器每日温升的影响三个方面考虑,对平板太阳能集热器在稳态工况下有尘和无尘条件下的集热器的热性能进行测试,并对集热器进行了闷晒实验,测试集热器闷晒时达到的临界温度,通过每日集热器实验测量值,对灰尘的遮阳系数以及太阳能集热器的温升做了计算。试验结果表明,受积尘因素的影响,平板太阳能集热器、全玻璃真空管集热器、热管真空管集热器以及CPC反光板集热器的集热效率分别下降了9.69%、15.45%、20.95%、35.21%。积尘对平板太阳能集热器的影响主要表现在对其表面玻璃透光率的影响,积尘对其透光率影响可达13.3%,积尘对换热系数的影响较小,只有0.2%,可以忽略。受积尘的影响,平板集热器在某一时刻可达到的临界温度也有所降低,最高可降低7.2℃,严重降低了集热器在某一时间段内的集热效率,有尘和无尘集热器在一天内的温升值也是不一样的,受积尘的影响,集热器的温升值下降了0-1℃,在一天的正午时间,温升最大。以平板太阳能集热器为研究对象,对流体流量对平板型集热器集热效率的影响进行了实验研究,通过测量集热器在不同流体流量的工况下集热器进口温度和出口温度,计算太阳能集热器效率,同时根据实验值推导集热器热转移因子以及集热器热损系数在不同流量下的数值,观察集热器效率、热转移因子及热损系数随流量的变化趋势,通过热转移因子、热损系数分别对流量进行拟合回归,建立关于流量的集热器效率方程式,针对平板太阳能集热器稳态测试模型提出修正，建立的集热器效率方程可以很好的反映出不同流量工况下集热器效率的变化趋势且能清楚的得到集热器最佳性能下的流体流量。从平板太阳能集热器本身结构特点分析了其传热机理,将由运行过程中由流量变化引起的集热器的热量损失考虑在内,在现有的动态测试模型基础上引入了一个关于流量变化引起的热损的修正项,建立新的动态测试模型,并根据实验值对其系数进行确定。并用该测试模型对平板太阳能集热器在稳态测试工况、恒流量动态测试工况、集热器进出口温差恒定的动态测试工况、集热器出口温度恒定的动态测试工况以及集热器表面积尘情况下的动态测试工况的得热量分别进行了预测,并将其与实际得热量进行了对比分析,比较其最高误差和平均误差。结果表明,采用本文的方法对平板型集热器热性能进行测量时,其测试过程中对输入变量(集热器进口温度、周围环境温度、太阳辐照度)的值及其范围不做限制外,其测试时集热器热性能随流量的变化也能很好的表现出来。该测试模型经数学推导、实验验证,与被广泛认可的稳态测试模型具有一致性。在集热器系统工作时,当输入变量不稳定的情况下,模型预测结果可与实际输出情况接近,具有很好的有效性和可靠性。
【作者】刘建波；
【导师】路阳；
【作者基本信息】兰州理工大学，材料学，2014，硕士
【关键词】太阳能集热器；动态测试方法；稳态测试方法；热性能；流体流量；积尘；

【参考文献】
[1]罗俊红.美国政府对海地革命的反应[D].渤海大学,世界史,2013,硕士.
[2]白倩.公司治理对会计稳健性影响的实证研究[D].首都经济贸易大学,会计学,2013,硕士.
[3]王青林.独立学院英语专业大学生TEM-8考试焦虑研究[D].杭州电子科技大学,英语语言文学,2012,硕士.
[4]马俊.词汇与句法视角下的俄语换位词[D].内蒙古大学,俄语语言文学,2014,硕士.
[5]杨军.空调发电车MTU柴油机高压油管爆裂故障分析及对策[J].中国铁路.2002(11)
[6]董佳.架车机同步顶升装置控制策略的研究[D].太原科技大学,电力电子与电力传动,2014,硕士.
[7]罗晓华,余瑞芳.锂硫电池正极材料研究进展[J].电池工业,2014,02:103-107.
[8]刘西茹.Gadd45α对滋养细胞功能的调控及其在子痫前期发病中的作用机制研究[D].重庆医科大学,妇产科学,2014,博士.
[9]刘子意.大学校园生长性研究[D].中国矿业大学,设计艺术学,2014,硕士.
[10]关宇.复合开挖扰动下边坡稳定性评价方法的研究[D].北方工业大学,岩土工程,2013,硕士.
[11]刘月明.超高速点磨削表面质量影响因素的研究[D].东北大学,机械制造及其自动化,2009,硕士.
[12]农林.资源型城市转型研究[D].山东师范大学,公共管理（专业学位）,2013,硕士.
[13]赵雅菁.民营企业人力资本价值计量研究[D].内蒙古大学,企业管理,2014,硕士.
[14]刘凯.功能动作筛查在游泳运动员体能训练中的运用[D].北京体育大学,体育教学,2013,硕士.
[15]邹恒.基于3G网络的嵌入式视频监控系统的设计与实现[D].电子科技大学,软件工程（专业学位）,2012,硕士.
[16]王越.组织内知识增长效率研究及实证分析[D].天津大学,2005.
[17]王冰贺,罗诗岊,张芮,何昌贵.攀钢1450mm热连轧机精轧区速度主令控制系统[J].冶金自动化,2005,01:66-68.
[18]张振亚.基于机器视觉的平板电脑LCD对位贴合系统设计与开发[D].广东工业大学,机械工程,2014,硕士.
[19]张迎新.基于GPS软件接收机的微弱信号捕获跟踪算法[D].西安科技大学,模式识别与智能系统,2014,硕士.
[20]张芸.基于BTM主题模型特征扩展的短文本相似度计算[D].安徽大学,计算机技术,2014,硕士.
[21]罗艳红.雨水生物滞留设施对道路径流中氮磷的控制效果研究及应用[D].北京建筑大学,环境工程,2013,硕士.
[22]张梦玉,王劲,杨莎,薛融,邱华,齐暑华,尚磊.纳米粒子改性酚醛树脂的研究进展[J].粘接,2014,09:85-89.
[23]宿晓玮.基于像元分解的标志点亚像素定位研究[D].中国矿业大学,摄影测量与遥感,2014,硕士.
[24]田艺伟.美国反战运动与投票行为关系实证研究[D].华东师范大学,国际关系,2013,硕士.
[25]张多维.宫泽贤治童话中的自我认同主题[D].湖南大学,日语语言文学,2011,硕士.
[26]邬亦菁.我国机动车物权变动中善意第三人的保护[D].上海交通大学,法律,2013,硕士.
[27]孙飞.微生物电化学系统降解氯霉素的研究[D].江南大学,环境工程,2013,硕士.
[28]罗哲林.富CO_2烟气压缩一体化脱硫脱硝的实验研究[D].华中科技大学,热能工程,2013,硕士.
[29]潘炜.含电活性基团的金属配合物的合成与性能研究[D].宁波大学,物理化学,2014,硕士.
[30]劳雪婷.上海方言疑问系统及其疑问标记的句法分析[D].上海外国语大学,外国语言学及应用语言学,2014,硕士.
[31]石晓超.新型钛系及铬系金属烯烃聚合催化剂的合成及其催化性能研究[D].复旦大学,有机化学,2013,博士.
[32]吴芳.合伙制企业绩效管理研究[D].首都经济贸易大学,企业管理,2013,硕士.
[33]裘晓菁.高职非英语专业学生英语学习焦虑研究[D].上海外国语大学,英语语言文学,2013,硕士.
[34]赵坚.企业能力理论、假定与模型[J].北京交通大学学报(社会科学版),2004,04:6-15.
[35]张昱.基于机器视觉的TFT-LCD屏mura缺陷检测技术研究[D].哈尔滨工业大学,2006.
[36]徐尉.基于物联网的智能节能与智能交通关键技术的研究与应用[D].南京邮电大学,计算机软件与理论,2013,硕士.
[37]徐元金.真实感雪场景模拟方法研究与实现[D].国防科学技术大学,软件工程,2012,硕士.
[38]李茂,宋晓辉,谢玉蕾,杨永芳,赵汉英.石墨烯/CdS纳米复合材料的制备研究[A].中国化学会高分子学科委员会.2011年全国高分子学术论文报告会论文摘要集[C].中国化学会高分子学科委员会:,2011:1.
[39]周昭涛.文本聚类分析效果评价及文本表示研究[D].中国科学院研究生院（计算技术研究所）,2005.
[40]庞岩峰.复杂空间相贯节点试验研究及有限元分析[D].浙江大学,结构工程,2013,硕士.
[41]于泠.网络攻击的有效防范技术研究[D].南京师范大学,2002.
[42]李平丽.供应链牛鞭效应的理论研究与实证分析[D].武汉理工大学,技术经济及管理,2003,硕士.
[43]杨玲玲.论股东双重代表诉讼[D].上海交通大学,法律,2013,硕士.
[44]王睿霖.中国沿海欠发达城市转型发展研究初探[D].兰州大学,城市与区域规划,2013,硕士.
[45]周婷婷.美国农业部报告对农产品期货价格影响的实证研究[D].吉林大学,农业经济管理,2013,硕士.
[46]任敬辉.基于语料库的《长恨歌》译者文体研究[D].哈尔滨工业大学,外国语言学及应用语言学,2013,硕士.
[47]欧阳杰.我国高等院校突发公共事件应对机制研究[D].中南民族大学,公共管理（专业学位）,2013,硕士.
[48]朱瑶.轧制过程中考虑辊缝摩擦状态的辊缝模型研究[D].杭州电子科技大学,机械设计及理论,2013,硕士.
[49]吕雪.西安部分高校女大学生服装色彩的调查与研究[D].西安工程大学,服装设计工程,2013,硕士.
[50]刘华敏,马明国,刘玉兰.预处理技术在生物质热化学转化中的应用[J].化学进展,2014,01:.