折流板太阳能空气集热器的发展现状.pdf

1、书书书?基金项目?山东省科技型中小企业创新能力提升工程项目?济宁市重点研发计划项目?第一作者简介?贾斌广?男?博士生?研究方向为可再生能源利用技术?通信作者简介?江红阳?男?高级工程师?专科?研究方向为太阳能集热系统优化?收稿日期?修回日期?供热设备与材料?折流板太阳能空气集热器的发展现状贾斌广?江红阳?王晓梦?高可欣?孔?程?徐东旭?山东建筑大学 热能工程学院?山东 济南?山东华春新能源有限公司?山东 济宁?山东山太新能源有限公司?山东 济宁?摘?要?从结构尺寸优化?集热板结构改进?折流板结构改进方面?对折流板太阳能空气集热器的发展现状进行介绍?折流板及其优化后的结构能显著提高太阳能空气集热

2、器的热性能?增加折流板带来的压力损失也被学者关注?使研究向提高折流板太阳能空气集热器综合性能方向发展?关键词?太阳能空气集热器?折流板?集热效率?压力损失中图分类号?文献标志码?文章编号?概述随着节能减排?绿色环保概念深入人心?太阳能利用技术逐渐成为能源利用领域的研究热点?人们对太阳能的利用有着十分悠久的历史?年?申请了太阳能集热器的发明专利?并将其用于建筑供暖中?由于具有成本低?操作简单等优势?太阳能空气集热器?被广泛利用于建筑供暖与通风?农产品干燥?光伏设备散热?等领域?太阳能空气集热器是一种以空气为工作介质的太阳能光热利用设备?主要由顶部的透明盖板?涂有吸收太阳辐射材料的金属集热板?四周

3、与底部的框架与隔热材料组成?由于采用空气作为工作介质?空气与集热板间较低的表面传热系数限制了太阳能空气集热器热性能的进一步提高?为了克服这一缺点?相关学者从强化传热的角度出发提出了一系列太阳能空气集热器的改进措施?折流板的设置一方面可以增加流体在集热器中的流程?另一方面可作为肋片增强传热?并在一定程度上作为集热板增大了集热面积?从而提高太阳能空气集热器集热性能?因此?折流板作为太阳能空气集热器改进后的结构形式之一被广泛研究?本文对折流板太阳能空气集热器的发展现状进行介绍?折流板太阳能空气集热器简介折流板是用来改变流体流向的板?最初应用于管壳式换热器的设计中?以提高换热器内部工作介质的流速来提升

4、换热器的传热效率?随着强化传热技术在太阳能空气集热器中应用?折流板强化传热技术也逐渐应用于太阳能空气集热器中?设置折流板的太阳能空气集热器见图?折流板太阳能空气集热器的特点在于空气在流动过程中会沿着折流板形成的唯一蛇形流道掠过集热板的表面?发展现状?结构尺寸优化折流板太阳能空气集热器由?在?提出?并通过可视化实验?测试得到折流板的设置是以提高空气流速改善太阳能空气集热器的热性能?之后?许多学者在?的研究基础上?对折流板的最佳结构与送风方式进行了大量研究?胡?第?卷?第?期?年?月煤 气 与 热 力?图?设置折流板的太阳能空气集热器建军等人?采用数值模拟方式?确定了特定折流板太阳能空气集热器的最

5、佳流道数量?最佳流道高度?最优送风量?集热板结构改进提高传热效率的主要方式包括?增加空气与集热板的换热面积?提高空气流速与湍流程度?李晓琳等人?从提高空气与集热板传热面积的角度出发?设计了双流道折流板太阳能空气集热器?并强化了空气与集热板的对流换热?在进风速度为?时?集热效率达到?比传统太阳能空气集热器的集热效率有大幅提高?为了进一步了解双流道折流板太阳能空气集热器的热性能?等人?建立了双流道折流板太阳能空气集热器数学模型?并指出模型预测的集热效率与实验值吻合良好?集热效率变化范围为?张东等人?采用数值模拟方法得到?相比于单流道折流板太阳能空气集热器?双流道折流板结构使太阳能空气集热器出口空气

6、温度由?提升为?集热效率由?提高至?此外?肉孜?阿木提等人?通过对双流道折流板太阳能空气集热器的测试指出?只有采用并行流动模式时双流道结构才能提高太阳能空气集热器的热性能?为进一步增大空气与集热板的换热面积?提高集热板接收的太阳辐射量?等人?设计了一种三角形截面通道?一方面可使集热板的上下两侧均匀接触空气?另一方面也增加了集热板接收太阳辐射的面积?结果表明?三角形截面通道折流板太阳能空气集热器集热效率比单通道折流板太阳能空气集热器集热效率提高?比双通道太阳能空气集热器提高?为了确定最优的三角形截面结构?等人?通过数值模拟?对三角形截面通道折流板太阳能空气集热器的折角?以及尺寸?进行了优化?见图?研究结果表明?在竖直方向投影面积相同的前提下?与平板太阳能空气集热器相比?优化后的三角形截面结构使折流板太阳能空气集热器集热面积增加?集热效率增加?图?三角形截面通道折流板太阳能空气集热器?文献截图?在折流板太阳能空气集热器中?由于空气在由透明盖板和集热板组合形成的流道内进行蛇形流动?集热板表面传热系数与透明盖板表面传热系数同时得到增加?导致透明盖板的散热量增大?限制了折流板太阳能空气集热器集热