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基于中原地区的太阳能集热特性仿真与实验

关注热度:51   来源:新能源学术论文  作者:李丹丹
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【摘要】:随着国民经济的发展和社会的进步,倡导绿色生活日益成为当今的主题,太阳能等清洁能源的开发利用越来越受到人们的重视,同时,以太阳能为驱动热源的喷射制冷系统受到了广泛的关注。集热装置是太阳能热利用的关键部件,然而,太阳能辐射强度的不稳定性会引起集热水温的波动,导致喷射制冷系统发生温度和压力的变化,从而进一步地影响喷射制冷系统的稳定运行。鉴于此,本文针对太阳能集热装置建立仿真模型,并通过实验对仿真模型进行验证。主要工作如下:(1)建立了集热装置仿真模型,此模型能够计算当气象条件改变时,集热装置的逐时集热量、逐时集热效率以及水温逐时变化。(2)搭建全玻璃真空管集热装置和热管式真空管集热装置实验台,仿真模拟计算结果与实验测试结果变化趋势相同,数据吻合较好,验证了所建立模型的正确性,并分析了各参数对集热装置的影响。通过计算结果再次验证了在郑州及类似气象条件下,当集热温度较高时,选用热管式真空管集热装置较佳。(3)根据郑州地区的气象条件,计算了在夏季能够为设计制冷量为3kW的喷射制冷系统提供热源的集热装置,同时在冬季采暖季节的供暖性能。计算表明:集热装置在冬季采暖期能够为180m2的建筑物提供52%左右的热量。其在采暖期各月份中典型日的太阳能贡献率依次为69%、34%、28%、55%和72%。
【关键词】:太阳能 集热装置 仿真 实验 供暖特性
【学位授予单位】:中原工学院
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TK513.1
【目录】:
  • 摘要4-5
  • Abstract5-9
  • 1 绪论9-18
  • 1.1 课题研究背景和意义9-11
  • 1.1.1 我国太阳能资源9
  • 1.1.2 研究背景及意义9-11
  • 1.2 课题研究现状11-16
  • 1.2.1 太阳能喷射制冷系统发展11-14
  • 1.2.2 太阳能集热器的发展14-16
  • 1.3 课题的研究目的、内容和方法16-17
  • 1.3.1 课题研究目的16
  • 1.3.2 课题研究内容和方法16-17
  • 1.4 本章小结17-18
  • 2 集热装置数学模型的建立18-30
  • 2.1 太阳能喷射式制冷系统简介18
  • 2.2 太阳能集热装置模型18-27
  • 2.2.1 全玻璃真空管集热器数学模型19-22
  • 2.2.2 热管式真空管集热器数学模型22-27
  • 2.3 蓄热水箱模型27
  • 2.4 算法设计27-29
  • 2.5 本章小结29-30
  • 3 集热装置实验研究30-47
  • 3.1 实验内容30
  • 3.2 集热装置实验系统介绍30-36
  • 3.2.1 集热装置30-32
  • 3.2.2 集热装置倾角的确定32-33
  • 3.2.3 测量装置和测点布置33-36
  • 3.3 实验步骤及数据处理方法36-37
  • 3.3.1 实验步骤36
  • 3.3.2 数据处理方法36-37
  • 3.4 实验数据对比分析37-43
  • 3.4.1 全玻璃真空管集热装置模拟与实验对比37-39
  • 3.4.2 热管式真空管集热装置模拟与实验对比39-41
  • 3.4.3 不确定度分析41-43
  • 3.5 制冷用集热装置的选择43-44
  • 3.6 各参数对集热装置的影响44-46
  • 3.6.1 进口水温对集热装置的影响44-45
  • 3.6.2 流体流速对集热效率的影响45-46
  • 3.7 本章小结46-47
  • 4 集热装置供暖性能分析47-56
  • 4.1 建筑物概况47-48
  • 4.2 热负荷计算数学模型48-49
  • 4.3 集热器装置及气象参数的确定49-50
  • 4.3.1 集热器面积的确定49
  • 4.3.2 蓄热水箱容积的确定49
  • 4.3.3 气象参数的确定49-50
  • 4.4 冬季供暖分析50-55
  • 4.5 本章小结55-56
  • 5 结论及展望56-57
  • 5.1 结论56
  • 5.2 创新点56
  • 5.3 展望56-57
  • 参考文献57-62
  • 附录:硕士期间发表的论文及参与项目62-63
  • 致谢63-64


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关键词: 太阳能

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