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)略提出要進一步加大對可再生能源的投入，太陽能熱利用領域面臨著新的發(fā)展機遇。而國家對保障房建設的投入，也進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)展進程。
　　雖然平板集熱器可以承受一定的壓力，在中低溫范圍內集熱器效率高，并且不易結垢。但是，平板集熱器吸熱板使用鋁銅等金屬材料，價格仍然較高，沒有顯著的價格優(yōu)勢。另外，平板集熱器總體結構的重量較重，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，利用塑料結構代替?zhèn)鹘y(tǒng)的銅鋁復合吸熱板結構，可以作為一種平板太陽能集熱器的替代產品，廣泛使用在家庭生活用水、泳池領域。通過FLUENT軟件進行數值模擬分析，并結合相關的試驗研究，獲得該種集熱器集熱性能的相關參數。
　　首先，對傳統(tǒng)的平板集熱器進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算公式。然后，利用FLUENT軟件對塑料平板集熱器的悶曬工況進行數值模擬，在定輻射強度下

3、，得到不同時刻集熱管內部溫度場和流動場的分布。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，材料的導熱系數分別為λ1=1.8w/(m·k)、λ2=18w/（m·k），迎光面和背光面的輻射強度，分別為800W/m2、300 W/m2和700W/m2、200 W/m2，得到不同時刻的集熱管內部溫度場分布。分析可知，輻射強度和

4、材料導熱系數對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驗測試平臺，測試分為兩個部分。第一部分是自然循環(huán)流動狀態(tài)下集熱器的運行工況，測試得到水箱各層溫度和吸熱板溫度隨著輻射強度和時間的變化曲線，進一步得到集熱器的日平均效率。第二部分是強制循環(huán)流動狀態(tài)下集熱器的運行工況，通過記錄水箱溫度和吸熱板溫度隨時間和輻射強度的變化，結合集熱器進出口水溫變化，得到集熱器瞬時效率曲線和集熱器的熱損失系