基于TRNSYS的太阳能集热系统能量转化分析与优化

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1、第
卷增刊工程热物理学报



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吞日“匕基于





的太阳集热系统吞日“匕量转化分析与优化韩延民代彦军王如竹,
上海交通大学制冷与低温研究所上海


摘要建立了太。以工程实例为研究对象,
!∀!,分析不同集热器类型,阳能集热器非稳态数学模型借助于软件集热面积,水箱容积,水箱流量对太阳能集热系统性能的影响
优化集热器和水箱设计参数,采用变流量水箱系统,对提高太阳能集热系统综合性能有指导意义
关健词太阳能集热器
系统模型
热力性能


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∃),−3前言太阳能集热系统的性能分析包含太阳能集热器,太阳能集热系统是将太阳能集中收集转换为热和集热系统对太阳能集热器的模拟通过建立基于,,,一维Ia]或二维ls]的数学模型研究在稳态或非稳能并集中储存的系统系统包括太阳能集热器储.,,态条件下平板集热器的响应特性或通过解析法’]l存装置循环管路等主要部件以及辅助能源装置,,,,对太盖板槽道空气夹层等(如加热补偿器)和控制装置可实现在无日照条件阳能集热器的绝热层,下的供能和能量调节。太阳能集热系统已经应用于部件建立计算模块的能量守恒方程从而求解了集.,,,热器内部的温

5、度分布太阳能制冷太阳能热泵太阳能热水器太阳能生,。,态住宅以及太阳能发电等诸多热利用技术中本文基于传统的太阳能集热器模型在考虑辐,,,,,射散射气候风速等诸多影响因子建立更为优太阳能的缺点是能流密度低和供能不连续在,,,,化的太阳能集热器模型并结合TRNSYS软件以各种形式的太阳能利用中光热转换的效率最高,,太阳能集热系统为研究对象通过对比在上述模型一般大于40%而光电的转换效率在10%、15%左,,,‘,右光化学转换效率一般小于4%[}如何提高太阳条件下的集热器面积集热器类型水箱容积和流.,量等优化太阳能集热系统的热利用效率能的利用效率和降低太阳能利用设备的投资势必成为太阳能利用研究中

6、的重点课题。太阳能集热器,,2太阳能集热器数学模型作为光热转换的源头研究和优化其性能将在太。.阳能热利用中有重要意义典型的太阳能集热系统如图l所示其中太阳收稿:Zooe-oi一23;:200‘0‘08日期修订日期:o.Zoo5BAgosBo7:No.o5Dzosso7)若金项目上海世博科技专项资助(N.:,,,,,作者简介韩延民(1974-)男河南扶沟人博士研究生主要从事太阳能利用传热传质方面的研究工程热物理学报27卷,,:能集热器是能量转换的重要部件按照集热器的形虑到风速的影响在上述的式(3)中做进一步改进,。式可以主要分为平板集热器和真空管集热器两一:。+一-几cr’()Ke风州间K

7、0八擎种类型集热器都基于表面盖板或真空管的透射过程口lm.,以及吸收体的吸收过程在热平衡的条件下传统的kl(一一kZ一2-:几Ta)(几Ta)用于测试和模拟的数学模型可以表示为如下形式k3。一一k4。+4(几Ta)(16Id)()=F‘二al一一无2一2凡()I一k(几Ta)(几Ta)(1)3,;这里的k是自然对流换热系数k是净入射。.,辐射的热损系数u为平行于集热面的风速式(4)式(l)中Pu为单位集热器面积吸收的可利用热量.,可