蓄热型太阳能真空管热风供暖集热特性及系统优化设计研究

来源 :西安建筑科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:happyhubby
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
太阳能供暖作为一种清洁的供暖方式可用来改善我国西部高原地区供暖问题。从太阳能集热介质角度考虑,热水易出现低温冻结或高温过热损坏现象,同时在偏远的乡村地区,售后维修条件落后、维护成本高。相比于太阳能热水系统,太阳能热风系统具有不易冻裂和过热、系统操作和维修简单,不易腐蚀管路、加热时间快等优点,适用于西部高原地区乡村建筑单体供暖。但太阳能热风集热系统的集热效率较低、出口温度波动大。此外,西藏地区建筑热工性能差,普通太阳能热风供暖系统蓄热能力不足,无法保证连续稳定的供暖。为此,太阳能真空热风集热管嵌入相变材料的蓄热型太阳能真空管热风供暖系统,是解决上述问题途径之一。本文通过对蓄热型太阳能真空集热器管结构及热物理过程进行分析,提出了太阳能真空集热管有用能和热损失的计算方法;分别建立了蓄热型太阳能真空集热单管和未加入相变材料的太阳能真空集热单管的流动与传热数学模型;并开展稳态实验对集热管数学模型进行了验证。在上述研究的基础上,利用数值模拟方法研究了集热管进口直径大小、径值比(相变蓄能芯直径与集热管内径的比值)等结构参数和相变材料熔点、导热系数、潜热值等物性参数,以及进口工质质量流量对集热管出口温度和运行时间的影响关系。并将蓄热型太阳能真空管热风集热器和未加入相变材料的太阳能真空管热风集热器与供暖房间相结合,对比分析房间室内热环境营造情况并提出系统运行优化策略,得到主要结论如下:(1)蓄热型太阳能真空管热风集热管结构参数方面:集热管进口大小只对入口段的流速和射流距离产生影响,对集热管性能影响较小,几乎可以忽略;随着径值比的增加,集热管内流速和阻力逐渐增大,集热管出口温度呈现先降后升再降的趋势,当蓄热型太阳能真空集热管的径值比增加到0.9时,集热管底部出现热量集聚形成局部高温会对集热管造成损坏,建议蓄热型太阳能真空集热管径值比在0.75~0.8之间。(2)相变材料物性参数对蓄热型太阳能真空集热管热性能影响关系:相变温度>潜热值>导热系数,其中随着相变材料相变温度的升高,集热管出口温度峰值先减小后增加,集热管运行时间较未加入相变材料的集热管延长约1.5h~2h;随着相变材料潜热值升高,集热管出口温度峰值逐渐降低后不变,集热管运行时间延长了1.7h~1.9h;相变材料导热系数对集热管出口温度影响较小;随着进口空气质量流量的增加,集热管出口温度峰值逐渐降低,且运行时间逐渐减少。(3)蓄热型太阳能真空管热风供暖系统研究方面:蓄热型太阳能真空管热风供暖系统不仅能有效降低房间过热温度,而且能减少房间过热时间,起到了改善供暖房间热舒适性和增加系统有效供暖时长的作用;采取增加蓄热器容量、变集热器进口空气流量和提高房间回风量的系统运行优化措施可有效的解决供暖房间热负荷需求与太阳能供暖系统供热量“供需”关系之间的矛盾,提高太阳能热风供暖系统的舒适性和可靠性。基于上述研究,掌握了集热管结构参数、相变材料物性参数和进口工质质量流量对集热管进出口温度和运行时间的影响规律;得到了蓄热型太阳能真空管热风集热器对室内热环境营造结果及系统优化策略,为蓄热型太阳能真空管热风集热器在西藏高原地区的推广和太阳能的高效利用提供有力参考。
其他文献
近年来,随着我国大规模城市的不断发展和城市人口的快速增长,越来越趋于常态化的大客流状态,使得地铁换乘站受到前所未有的客运压力。在这种情况下,保证地铁站常态化大客流下乘客的安全疏散变得尤为重要,所以事先做好地铁站,尤其是客流压力更大的换乘站的疏散能力研究,对于大客流状态下乘客疏散时安全隐患的降低有着重大意义。本文以西安地铁换乘站为研究对象,车站常态化大客流为前提,对车站疏散能力进行了研究,最终提出了
学位
学位
高精度无心车床是一种去除管棒类金属棒料表面氧化层和裂纹缺陷的设备,因其高精度和高效率而被广泛应用。刀盘切削系统是无心车床众多系统中对加工精度影响最为直接的系统,刀盘切削系统在切削过程中直接与工件接触,其性能直接影响机床加工精度和工件表面加工质量。本文以高精度无心车床刀盘切削系统为研究对象,对刀盘切削系统建模及其动力学特性进行深入研究,课题研究主要内容如下:(1)针对刀盘切削系统动力学研究问题,首先
透光水泥基复合材料(Light Transmitting Cement-based Compsites,简写LTCC)是一种新型的建筑材料,通过在水泥基材料中掺入透光器件(光纤或透明树脂),给水泥基复合材料赋予透光性能。LTCC在建筑中的应用,实现了光的传输,减少了光能消耗,提供了更可持续的生活环境。目前关于透光水泥基复合材料的研究主要集中在透光材料(种类、含量、直径和间距等)和透光材料的排布方法
学位
随着我国城市化发展的加快,城市聚集现象越来越明显,不少人为了寻求更优质的生活条件,实现自我价值会前往城市,导致城市住房趋于紧张,人们可用来活动的空间越来越小,对此,人们开始将建设中心放在空中,利用高空面积,高层建筑物的建设也迎来了春天,脚手架作为高空作业人员设置的工作场所、运输通道,在高层建筑工程中不可或缺。特别是悬挑式脚手架在高层建筑工程中被广泛使用,给高层建筑工程带来了极大的便利的同时,其安全
在人口老龄化问题日趋严重和国家生育政策改革的背景下,出现越来越多老幼伴随的现象。加之中国家庭里年轻父母忙于工作,将儿童交给老年人帮忙照看,使得老幼互相伴随的时间更长,关系更密切。由于老年人身体机能的下降,看护陪伴儿童的范围缩小到家里、小区楼下、社区周边等环境中。这为研究居住小区老幼共享活动空间提供了契机。居住小区景观不仅应满足老幼的生理行为需求,还应关注到老幼的精神和心理需求,为老幼群体营造出人性
随着城市规模的急剧扩张,对城市的交通体系提出了更高的要求,轨道交通尤其是地下铁路交通因其运力大、速度快、准时的优势,日趋成为众多城市居民出行的首选,而地铁站因其处于地下空间、自然光匮乏的建筑空间特点给地铁站照明节能和健康照明带来了新的挑战。因此,开展地铁站照明控制研究对降低照明能耗、提升光环境品质具有重要的现实意义和应用价值。为了降低地铁站照明能耗,提升照明质量,结合城市轨道交通照明设计标准,提出
管壳式换热器由管程和壳程两大部分组成,双管板换热器是一种特殊结构的管壳式换热器,容器一端由两块管板及它们之间的腔体将管程和壳程隔开,它的这种特殊的结构可用来阻止管程和壳程的物料混合,从而避免工业生产中安全事故的发生。双管板换热器制造难点在于换热管与内管板的连接。目前,强度胀是双管板换热器管子与内管板连接的主要形式,但是如何确保胀接的强度和密封性,保证胀接质量,还需要通过一系列的胀接试验研究确定其胀