| 题名 | 横竖排真空管热水器集热性能对比研究 |
| 作者 | 叶何立 |
| 答辩日期 | 2019 |
| 导师 | 李金平 |
| 关键词 | 全玻璃真空管集热器 有效集热量 平均有效集热效率 瞬时集热量 内部对流换热 |
| 学位名称 | 硕士 |
| 英文摘要 | 全玻璃真空管热水器在低温供暖领域有着巨大的应用潜力,横排管和竖排管热水器是全玻璃真空管热水器的两种重要类型,由于其真空管安装结构的不同,其集热性能存在一定的差异性。目前,国内外关于全玻璃真空管热水器的研究已有很多,但是关于在强制循环下的横排管和竖排管全玻璃真空管热水器全天集热性能差异对比研究还是空白,对热水器内部流动传热差异对比研究还未有全面而又深入的分析。本文以横排管和竖排管全玻璃真空管为研究对象,理论计算了四个典型日(春分、夏至、秋分、冬至)两种热水器的有效集热面积、集热器瞬时接收太阳辐射量和集热器全天接收太阳辐射总量,分析了全天集热过程中两种热水器能量收集的差异性以及全年集热性能变化的规律。为了验证理论分析的准确性和可靠性,搭建了横排管和竖排管热水器集热性能测试实验平台,在四个典型日分别进行了连续5天集热实验,对比分析了实验数据和理论结果,不仅验证了理论分析的准确性和可靠性,而且进一步发现了横排管和竖排管热水器内部的流动传热存在一定的差异性。为揭示出两种热水器在集热过程中内部流动传热的差异性,利用FLUENT模拟软件对两种热水器在强制循环下的全天集热过程进行了模拟研究,得到了热水器在集热过程中内部温度场和流场的变化规律;通过温度场和流场的对比分析,揭示出了横排管和竖排管热水器内部流动传热出现差异的原因。主要研究内容和结论如下:(1)在热水器全天接收太阳辐射总量方面,只有在夏至时,横排管热水器全天接收太阳辐射总量高于竖排管热水器,在春分、秋分和冬至时,竖排管热水器全天接收太阳辐射总量明显高于横排管热水器。(2)在有效集热量和平均有效集热效率方面,夏至时,横排管热水器有效集热量和平均有效集热效率始终比竖排管热水器高。在春分、秋分和冬至时,竖排管热水器有效集热量和平均有效集热效率均比横排管热水器高。与理论分析中热水器全天接收太阳辐射总量结果一致。(3)在瞬时有效集热量方面,当热水器表面接收太阳辐射量相差较大时,瞬时接收太阳辐射量较多的热水器瞬时有效集热量较高。当热水器表面瞬时接收太阳辐射量相差不多时,热水器瞬时有效集热量的大小取决于集热器内部流体流动传热状况。(4)在真空管内部流动传热方面,太阳辐射为448.1 W/m~2时,横排管热水器真空管内部尚未形成良好的上下分层现象;竖排管热水器内部已形成良好的上(5)下分层现象,竖排管真空管对流换热强度优于横排管热水器;在太阳辐射为987.2 W/m~2时,横排管内部除尾端区域外,其他区域均已形成良好的上下分层现象,竖排管热水器前端和中上部均出现了旋涡现象,旋涡现象的出现导致竖排管与外部流体的热量交换速率明显下降,横排管真空管热交换强度明显优于竖排管。(6)在真空管与水箱对流换热方面,由于竖排管热水器水箱中强制对流的存在,中部流体流动缓慢,局部压强变大,对中部部分真空管与水箱换热有一定的抑制作用,导致中间部分真空管温度明显偏高,而横排管热水器真空管出口处流体运动速度较快,形成了旋涡现象,联箱内流速较快,压强变小,一定程度上促进了真空管与联箱的换热速度。 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 69 |
| URL标识 | 查看原文 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.lut.edu.cn/handle/2XXMBERH/95381]  |
| 专题 | 兰州理工大学 |
| 作者单位 | 兰州理工大学 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 叶何立. 横竖排真空管热水器集热性能对比研究[D]. 2019. |
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