蜂窩平板式太陽(yáng)能空氣集熱器及太陽(yáng)墻的研究.pdf

1、能源是人類社會(huì)存在與發(fā)展的基礎(chǔ)。太陽(yáng)能作為最重要的可再生能源之一，其開(kāi)發(fā)利用有著廣闊的市場(chǎng)前景。本論文綜述了國(guó)內(nèi)外太陽(yáng)能熱利用的發(fā)展現(xiàn)狀，針對(duì)各種太陽(yáng)能集熱裝置，特別是空氣集熱器和國(guó)外的太陽(yáng)墻的研發(fā)，進(jìn)行了簡(jiǎn)要的討論。在此基礎(chǔ)上，作者設(shè)計(jì)了用于冬季建筑采暖的蜂窩平板型太陽(yáng)能空氣集熱器，并對(duì)利用這種空氣集熱器進(jìn)行建筑采暖開(kāi)展了理論和試驗(yàn)研究。論文主要包括四方面的工作： 1、對(duì)帶透明蜂窩的空氣集熱器的進(jìn)行了試驗(yàn)研究。對(duì)不同蜂窩結(jié)構(gòu)的

2、集熱器進(jìn)行了空曬和并聯(lián)抽氣對(duì)比試驗(yàn)，對(duì)有蜂窩結(jié)構(gòu)和無(wú)蜂窩結(jié)構(gòu)的集熱器進(jìn)行了空曬和抽氣對(duì)比試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)蜂窩結(jié)構(gòu)為50×50X25mm的集熱器出現(xiàn)高溫的概率最大。并在一定的簡(jiǎn)化條件下，計(jì)算了并聯(lián)抽氣系統(tǒng)的瞬時(shí)集熱效率。通過(guò)試驗(yàn)，對(duì)集熱器各個(gè)組成部分進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)和選擇。 2、透明蜂窩的透過(guò)率是衡量其性能的主要參數(shù)之一。本文利用Hollands等提出用蜂窩單元表征整個(gè)透明蜂窩結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化方法，應(yīng)用幾何光學(xué)原理構(gòu)造了一個(gè)計(jì)算透明蜂窩透過(guò)率的

3、二維模型，在一定的簡(jiǎn)化條件下，計(jì)算整個(gè)透明蜂窩的透過(guò)率簡(jiǎn)化為計(jì)算由上下透明蓋板和不透明壁構(gòu)成的一個(gè)矩形腔體內(nèi)的透過(guò)率，推導(dǎo)出了計(jì)算透明蜂窩透過(guò)率的理論計(jì)算公式。 3、利用FLUENT軟件，對(duì)不同高寬比的蜂窩進(jìn)行了計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬研究，分析透過(guò)蜂窩頂部的熱損失情況?？紤]輻射熱傳導(dǎo)時(shí)，截面為25×25蜂窩，在高寬比A≤12時(shí)，自然對(duì)流均沒(méi)有被完全抑制；截面為10×10的蜂窩，在高寬比A≥4時(shí)，通過(guò)蜂窩頂部的熱量小于100W/m<'2>

4、，可以認(rèn)為起到較好的隔熱效果。 4、對(duì)太陽(yáng)墻式空氣集熱器進(jìn)行了試驗(yàn)和理論研究。通過(guò)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，單個(gè)的太陽(yáng)墻式空氣集熱器利用自然對(duì)流驅(qū)動(dòng)時(shí)，效率低于50％；加風(fēng)機(jī)工作模式時(shí)，效率在60％左右。兩個(gè)集熱器利用風(fēng)機(jī)驅(qū)動(dòng)對(duì)太陽(yáng)房供暖時(shí)，室內(nèi)平均溫度達(dá)到15.7℃；三個(gè)集熱器相連利用風(fēng)機(jī)驅(qū)動(dòng)對(duì)太陽(yáng)房供暖時(shí)，室內(nèi)平均溫度達(dá)到18.5℃。在試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，一定的簡(jiǎn)化條件下，對(duì)用于實(shí)際供暖的集熱器進(jìn)行了數(shù)值模擬。發(fā)現(xiàn)集熱器內(nèi)部的空氣流場(chǎng)和溫度場(chǎng)很不