基于CFD的太陽能分層加熱儲熱水箱優(yōu)化研究.pdf

1、太陽能熱水系統(tǒng)節(jié)能、安全、環(huán)保，是應(yīng)用最廣泛的清潔能源熱水系統(tǒng)之一，作為儲熱裝置的儲熱水箱設(shè)計(jì)對太陽能熱水系統(tǒng)的工作效率有很大的影響。目前市場上的電輔助太陽能熱水系統(tǒng)經(jīng)常會有加熱過多的水，而造成能源浪費(fèi)的現(xiàn)象。為了解決這一問題，本文基于計(jì)算流體力學(xué)(CFD)模擬優(yōu)化一種太陽能分層加熱儲熱水箱，期望達(dá)到按照需要熱水量進(jìn)行加熱的目的。
　　本文采用計(jì)算流體力學(xué)技術(shù)對儲熱水箱內(nèi)的流場進(jìn)行計(jì)算模擬。在模擬過程中，用GAMBIT以及Ansy

2、sICEM軟件對計(jì)算區(qū)域生成計(jì)算網(wǎng)格，選擇層流模型對其進(jìn)行非穩(wěn)態(tài)數(shù)值模擬分析。影響儲熱水箱分層加熱的主要有四個(gè)因素:從加熱水箱導(dǎo)入到儲熱水箱的熱水的溫度（T），熱水導(dǎo)管的直徑(D)和高度（H），電加熱器的功率(P)。根據(jù)模擬結(jié)果，搭建試驗(yàn)平臺，驗(yàn)證計(jì)算模擬的正確性。對水箱內(nèi)流場進(jìn)行正交模擬分析，并定義了熱量輸入利用率η來判斷儲熱水箱的分層加熱效果的優(yōu)劣。通過結(jié)果分析得到以下結(jié)論:
　　1、新型儲熱水箱能夠?qū)崿F(xiàn)分層加熱，按需水量進(jìn)行

3、加熱的目的。
　　2、通過二維模擬，可知新型分層加熱儲熱水箱中的熱水導(dǎo)管的高度是影響儲熱水箱分層加熱的關(guān)鍵因素。對于高1600mm，直徑360mm的水箱，最佳的導(dǎo)管高度為1200mm;熱水從加熱水箱流到儲熱水箱的速度應(yīng)≥0.012m/s，否則儲熱水箱內(nèi)容易出現(xiàn)冷熱水混亂嚴(yán)重的現(xiàn)象;16組模擬中，當(dāng)T=333K，D=32mm，H=1200mm，P=2kW時(shí)，儲熱水箱內(nèi)溫度分層明顯，熱量輸入利用率叩最高。
　　3、將試驗(yàn)結(jié)果與模