百頁(yè)式太陽(yáng)集熱器瞬態(tài)熱性能數(shù)值模擬與分析.pdf

1、碩士學(xué)位論文百頁(yè)式太陽(yáng)集熱器瞬態(tài)熱性能數(shù)值模擬與分析TheNumericalSimulationandAnalysisofTransientThermalPerformanceofLouverTypeSolarCollector作者姓名：盛紅娟學(xué)科、專(zhuān)業(yè)：送墊：送燃?xì)?通匝拯窒遢王猩學(xué)號(hào)：0210132指導(dǎo)教師：完成日期：蘭州交通大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要本文采用數(shù)值模擬方法對(duì)悶曬工況下百頁(yè)式太陽(yáng)集熱器進(jìn)行了三維非穩(wěn)態(tài)模擬，利用FLUENT軟

2、件將百頁(yè)式太陽(yáng)集熱器的各組成部分進(jìn)行分步優(yōu)化，最終對(duì)結(jié)構(gòu)優(yōu)化后的百頁(yè)式太陽(yáng)集熱器與傳統(tǒng)集熱器的效率進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證。對(duì)各部分進(jìn)行結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化時(shí)，邊界條件的加載采用該部分在整個(gè)集熱器中發(fā)生換熱時(shí)的等效邊界條件來(lái)替代。探討順序?yàn)榧療崞髋殴埽療崞饕砉苁桨逍竞驼麄€(gè)百頁(yè)式太陽(yáng)集熱器。對(duì)集熱器排管內(nèi)表面的換熱系數(shù)進(jìn)行了多元非線(xiàn)性擬合，得到其表達(dá)式，進(jìn)而計(jì)算出集熱器的效率因子的值。在此基礎(chǔ)上優(yōu)化得到百頁(yè)式太陽(yáng)集熱器的排管管徑、吸熱板寬度、吸熱板厚度，玻

3、璃蓋板到吸熱板之間的板間距等結(jié)構(gòu)參數(shù)的值。對(duì)集熱器排管內(nèi)表面換熱系數(shù)探討時(shí)，討論了各個(gè)影響因素長(zhǎng)徑比Vd熱流密度q，傾斜角度汐對(duì)其的影響規(guī)律，進(jìn)而總結(jié)細(xì)長(zhǎng)圓管在水平放置時(shí)，圓管內(nèi)表面換熱系數(shù)準(zhǔn)J則式Nu=o944(GrPO0‘14(；)0‘05。在與吸熱板厚度有關(guān)的參數(shù)七艿取以下值時(shí)：fO04，006，008，01，O2，03，04，作了集熱器效率因子F’與吸熱板寬度∥的變化曲線(xiàn)圖，得到吸熱板厚度萬(wàn)和吸熱板寬度∥的優(yōu)化值：6=05mm，

4、W=150mm。結(jié)合集熱器的瞬時(shí)效率分析得到排管管徑的優(yōu)化值do=20mm。最后對(duì)整個(gè)百頁(yè)式太陽(yáng)集熱器方腔內(nèi)的空氣層的換熱進(jìn)行模擬，追蹤方腔內(nèi)空氣的自然對(duì)流瑞利數(shù)和頂部熱損失，以控制方腔內(nèi)空氣因強(qiáng)對(duì)流而與周?chē)h(huán)境產(chǎn)生的熱交換量最小為最終目標(biāo)，分析得到玻璃蓋板和吸熱板之間的板間距宜取H=22mm。通過(guò)對(duì)各參數(shù)的逐步優(yōu)化得到最優(yōu)的百頁(yè)式太陽(yáng)集熱器的結(jié)構(gòu)參數(shù)為：排管管徑do=20mm，吸熱板寬W=150mm，吸熱板厚度6=05mm，板間距H=

5、22mm。為了證明本文結(jié)果的可靠性，中間分步優(yōu)化環(huán)節(jié)和已有的理論及實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了相似性對(duì)比，結(jié)果證明本文的結(jié)論有較高的可信度。最終對(duì)百頁(yè)式太陽(yáng)集熱器的瞬時(shí)效率進(jìn)行了計(jì)算，得到了較高的q理論計(jì)算值。在太陽(yáng)輻照強(qiáng)度取恒定值800Wtm2，環(huán)境溫度穩(wěn)定的情況下，和傳統(tǒng)平板集熱器進(jìn)行對(duì)比發(fā)現(xiàn)：百頁(yè)式太陽(yáng)集熱器的有用能收益較傳統(tǒng)平板集熱器的提高了33％，瞬時(shí)效率提高了143％。關(guān)鍵詞：百頁(yè)式太陽(yáng)集熱器；參數(shù)優(yōu)化；瞬時(shí)效率；換熱系數(shù)論文類(lèi)型：應(yīng)用研