太阳能驱动的膜式加热加湿系统性能实验研究

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中空纤维膜加湿系统能从根本上解决空气加湿过程中气液夹带的问题.通过搭建太阳能驱动的中空纤维膜加热加湿系统试验台并在冬季进行实验测试,分析出太阳能辐射量、空气体积流量和热水体积流量对系统加热加湿性能的影响.研究发现提高太阳能辐射量和空气体积流量对系统的加湿能力和热性能系数均有积极影响,而前者的影响更为显著.为了获得最好的系统性能,选择40℃(对应太阳能辐射量为329 W/m2)和100 L/h作为最佳热水条件,空气体积流量为100 m3/h.在此条件下,出口空气的含湿量为22.4 g/kg,约为环境空气的4倍.空气温度为30.5℃,热性能系数COP可达2.40,太阳能利用率为45%.由于膜加湿器的热质交换能力有限,过度提高热水温度反而降低太阳能利用率.为了在含湿量低的环境空气下提供较好的性能,采用低的空气体积流量,有助于提高出风的含湿量和空气温度.
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针对训练传统深度学习模型需大量数据而热斑效应样本数量相对少且不易采集的问题,提出基于深度迁移学习的小样本光伏热斑识别方法.在Inception-v3模型的基础上构建深度迁移学习模型,然后在负样本多分类的小样本热斑数据集上完成训练,得到可用于热斑识别的网络模型.实验结果表明,在样本数量不充足的情况下深度迁移学习方法训练出的模型识别准确率高、误检率低、泛化能力强.
针对直膨式太阳能热泵(DX-SAHP)系统运行工况复杂、系统热力性能预测较为困难的问题,提出基于多元线性回归算法的系统性能预测模型.在对环境参数和运行参数与系统性能系数(COP)之间相关性分析的基础上,利用Python语言编写了具有自学习能力的训练模型程序,分别将春秋季、夏季和冬季工况下的实验数据作为模型样本训练数据,实现模型的自我完善.获得不同季节工况下的系统性能预测模型,对模型的准确性进行F检验和T检验.结果表明,全年工况下DX-SAHP系统COP预测值和实测值之间的平均相对误差为6.4%,验证了所构
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对腔式管状集热器在非均匀受热条件下进行温度场和热应力场的模拟.研究发现周向温差的不同造成吸热管的热变形分布不同,且吸热管后半段热变形最大;同时,太阳能辐射量随时间变化导致热流密度和吸热管壁面上的周向温差都在发生变化.鉴于此,分别从腔式集热器吸热管的结构、工作介质物性等方面入手以解决非均匀热流带来的形变问题.通过改变吸热管的结构、选择较薄的壁厚、降低管径、增大进口流速及掺入纳米粒子均能有效减小吸热管的周向温差,从而减少热变形问题.
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