凹凸板太陽能空氣集熱器的研究.pdf

1、太陽能空氣集熱器有著高環(huán)境友好性、高集熱效率、結(jié)構(gòu)簡單、制造成本低等優(yōu)點，有著廣泛的應用，因此對太陽能空氣集熱器的研究有著重要意義。
　　本文采用FLUENT對帶有凸胞或凹坑結(jié)構(gòu)集熱板的傳熱和流動性能進行了數(shù)值模擬研究，并設計搭建一個凹凸集熱板太陽能集熱器的實測實驗臺，對其實際運行的情況進行測試并分析其熱效率，最后采用MATLAB對下流道式、上-下流道式、下-上流道式、同向雙流道式和反向雙流道式的空氣集熱器進行數(shù)學建模，分析對比以

2、上五種流道形式下集熱器的性能差別，采用MATLAB優(yōu)化工具箱計算出不同流道形式下集熱器的最佳的運行方案，為改進太陽能空氣集熱器提供參考依據(jù)。主要的研究成果如下：
　　1）對凸胞集熱板的傳熱和流動性能進行數(shù)值模擬研究發(fā)現(xiàn)，在相同的雷諾數(shù)和P/e情況下，凸胞板的Nu隨著流道高度（H）的增大而減弱，阻力系數(shù)（f）則隨著流道高度的增大而減小，對于綜合系數(shù)而言，在低流道高度時（<60mm），綜合系數(shù)隨著雷諾數(shù)的增大而減小，在高流道高度時（≥

3、60mm），最高的綜合系數(shù)出現(xiàn)在Re=7000左右。對凸胞板擬合得到Nu和f的關(guān)聯(lián)式如下：
　　2）對凹坑集熱板的傳熱和流動性能進行數(shù)值模擬研究發(fā)現(xiàn)，當雷諾數(shù)和P/e一定時，傳熱性能隨著e/D的增大而增強，同時產(chǎn)生的阻力損失也越大，綜合系數(shù)也是隨著e/D的增大而增高，流道高度等于H=20~40時，綜合系數(shù)隨著雷諾數(shù)的增大而減小，在流道高度等于60~100mm時，綜合系數(shù)隨雷諾數(shù)增大先增大后減小；在相同的雷諾數(shù)和e/D情況下，當Re

4、<7000~9000時，P/e越大Nu越大，在Re>7000~9000時則相反；阻力系數(shù)則隨著P/e的減小而增大；綜合系數(shù)則是隨著P/e的增大而增大。對凹坑板擬合得到Nu和f的關(guān)聯(lián)式如下：
　　3）當上下流道高度均為50mm時，集熱的出口溫度隨著輻射強度的增強而升高，隨著質(zhì)量流量的增大而減小，熱效率隨輻射的增強變化不大，隨著流量的增大而增大，有效效率隨著流量的增大先增大后減小，隨輻射的增強變化不大，而對于上-下和下-上流道式而言，

5、有效效率隨輻射增強而略升高。
　　4）當上下流道高度均為50mm時，集熱板的凸胞的相對間距增大，集熱器的出口溫度、熱效率和有效效率則略減??；集熱板的凸胞的相對高度增大，集熱器的出口溫度、熱效率和有效效率則略增大。
　　5）當集熱器的流道總高度固定為120mm時，同向和反向雙流道的集熱器的性能隨著下流道高度的增大變化不大；下流道式集熱器則隨這下流道高度的增大，出口溫度、熱效率和有效效率均減??；而對于上-下式和下-上式集熱器，隨