太陽能熱水器系統(tǒng)蛇管式換熱器仿真分析.pdf

1、太陽能熱水器作為一種集合環(huán)保、節(jié)能、經(jīng)濟(jì)和安全于一體的綠色高效的能源設(shè)備,是太陽熱能利用技術(shù)中最為成熟、應(yīng)用最為廣泛、產(chǎn)業(yè)化發(fā)展速度最快的領(lǐng)域。同時(shí),換熱器作為太陽能熱水器的內(nèi)部核心部件,在能源日益匱乏的今天,通過優(yōu)化設(shè)計(jì)來節(jié)約能源意義重大。蛇管式換熱器是一種在石油化工產(chǎn)業(yè)中得到廣泛應(yīng)用的換熱設(shè)備,對蛇管尺寸和換熱參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),可提高換熱效率,優(yōu)化換熱結(jié)果。
　　本論文在研究蛇管式換熱器換熱過程中突破了前人對換熱器分析時(shí)集中于

2、數(shù)學(xué)理論模型分析計(jì)算的局限,對換熱器模型進(jìn)行適當(dāng)?shù)暮喕?建立了包括換熱器承壓水箱、蛇管在內(nèi)的蛇管式換熱器三維實(shí)體有限元模型。在此基礎(chǔ)上,分析了換熱器內(nèi)部的溫度場分布,分析了影響換熱器換熱結(jié)果的影響因素,并選取了三個(gè)影響換熱器換熱效果的關(guān)鍵因素——蛇管材料、蛇管盤繞直徑和蛇管盤繞節(jié)距,對不同工況下?lián)Q熱器換熱過程和結(jié)果進(jìn)行分析,以驗(yàn)證蛇管式換熱器的最佳設(shè)計(jì)方案。通過溫度場分析得到蛇管式換熱器內(nèi)部溫度分布規(guī)律為:水箱內(nèi)靠近進(jìn)水口和出水口位置的

3、水溫較低,蛇管周圍特別是遠(yuǎn)離水箱進(jìn)出水口位置的水溫較高,高于60℃。水箱內(nèi)部大部分水溫已經(jīng)超過40℃,只有靠近水箱壁周圍的水溫較低,在35-40℃之間。水箱內(nèi)部水溫基本滿足換熱器熱水使用要求。通過對不同結(jié)構(gòu)的換熱器換熱結(jié)果的分析表明:
　?、倏紤]到生產(chǎn)成本和生產(chǎn)工藝等方面因素,不銹鋼材質(zhì)的蛇管換熱器換熱效果要比銅管和鋁管的好;
　　②在一定范圍內(nèi),蛇管盤繞直徑增大,水箱水溫反而降低,超出這個(gè)范圍水箱水溫隨著蛇管盤繞直徑的增大