發(fā)布時間：2020-11-01 22:09

　　 能源枯竭和環(huán)境污染是當(dāng)今社會面臨的兩大難題。太陽能以其清潔、普遍、巨大、長久的優(yōu)點被人們廣泛應(yīng)用與生活和生產(chǎn)中。太陽能熱水系統(tǒng)通�？梢蕴峁�40-60℃的熱水,單個太陽能熱水器也是現(xiàn)在城市和農(nóng)村人們生活熱水的首選,但是在太陽能不充足的陰雨天和夜間,如何有效的把太陽能儲存起來是現(xiàn)在太陽能利用中較為薄弱的環(huán)節(jié)。本文提出的溫度分層型儲熱水箱可以在一定程度上解決現(xiàn)在家用和城市集中供熱太陽能熱水系統(tǒng)中帶蓄熱水箱的系統(tǒng)啟動慢、可用能少的問題,并能使集熱器長期處于高效工作狀態(tài)。 本文設(shè)計了一種新型的溫度分層換熱儲熱裝置作為太陽能供暖供熱水系統(tǒng)換熱儲熱裝置,既分層換熱儲熱裝置,通過換熱裝置避免傳熱工質(zhì)直接進入儲熱水箱破壞儲熱水箱內(nèi)部穩(wěn)定的環(huán)境；通過分層換熱可以使儲熱水箱內(nèi)形成高度的溫度分層。 建立了太陽能集熱、儲熱、供暖的實驗系統(tǒng),同時具有完整的計算機數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控系統(tǒng),可以對太陽能系統(tǒng)的運行參數(shù)進行實時采集。開展了太陽能集熱、換熱、儲熱的實驗研究。 本文對分層換熱儲熱水箱進行換熱儲熱實驗,對儲熱水箱的充熱過程的實時監(jiān)控,分析結(jié)果顯示水箱中上下層的溫度差先是逐漸升高,上下層的溫差最高可以達(dá)到26.7℃,到達(dá)最高后逐漸降低,儲熱水箱中上下層的溫差范圍為15-30℃。斜溫層厚度為20cm,在整個充熱過程中保持穩(wěn)定。分層儲熱系統(tǒng)比不分層系統(tǒng)啟動快1天,儲存的可用能比不分層系統(tǒng)高多105.45MJ。水箱的保溫性能好,熱損失小,可以長時間保持水箱內(nèi)部的溫度分層。 文本對一種熱管型真空集熱器在不同進口溫度下集熱器的瞬時效率進行了實驗研究,當(dāng)太陽能輻射量在700±50MJ時,集熱器進口溫度分別為10℃、20℃一直到80℃時進行測試,集熱器的瞬時效率隨著進口溫度的升高程下降趨勢,集熱器瞬時效率最高可以達(dá)到65%,在進口溫度80℃時集熱器的瞬時效率為37%。 對充熱過程中分層儲熱系統(tǒng)集熱器的日平均效率進行了實驗研究,將其與理論計算的不分層儲熱的集熱器效率進行了對比分析,結(jié)果顯示在整個充熱過程中分層儲熱系統(tǒng)的集熱器日平均效率比不分層儲熱系統(tǒng)的集熱器效率高1%-6.5%,分層儲熱系統(tǒng)可以使集熱器保持在高效率下運行。
【學(xué)位單位】：蘭州理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2014
【中圖分類】：TK513;TK515
【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 引言
    1.2 太陽能儲熱的意義
    1.3 太陽能儲熱技術(shù)的分類
        1.3.1 按照熱量的儲存時間分類
        1.3.2 按照儲熱介質(zhì)分類
        1.3.3 按照儲熱溫度分層與否分類
    1.4 溫度分層儲熱的原理及作用
        1.4.1 儲熱介質(zhì)的選擇
        1.4.2 水箱溫度分層儲熱的原理
        1.4.3 水箱溫度分層的作用
    1.5 溫度分層儲熱技術(shù)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.5.1 國外研究現(xiàn)狀及應(yīng)用
        1.5.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀及應(yīng)用
        1.5.3 溫度分層儲熱研究現(xiàn)存的問題
    1.6 本文主要研究的內(nèi)容
第2章 溫度分層型儲熱罐的設(shè)計
    2.1 水箱溫度分層的多節(jié)點模型
    2.2 水箱溫度分層的實現(xiàn)與破壞
        2.2.1 實現(xiàn)水箱溫度分層的方法
        2.2.2 水箱溫度分層的破壞
    2.3 水箱溫度分層效果的影響因素
    2.4 溫度分層儲熱水箱的設(shè)計
        2.4.1 分層儲熱水箱的容積
        2.4.2 分層儲熱水箱的內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計
        2.4.3 分層儲熱水箱的保溫設(shè)計
    2.5 本章小結(jié)
第3章 儲熱水箱溫度分層實驗
    3.1 太陽能集熱儲熱供暖系統(tǒng)的設(shè)計
        3.1.1 系統(tǒng)介紹
        3.1.2 系統(tǒng)的運行方式
    3.2 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)
    3.3 儲熱水箱的熱損實驗
        3.3.1 儲熱水箱的熱阻系數(shù)
        3.3.2 儲熱水箱熱損實驗過程
        3.3.3 實驗結(jié)果及分析
    3.4 儲熱水箱溫度分層實驗
        3.4.1 充熱實驗過程
        3.4.2 實驗結(jié)果及分析
        3.4.3 儲熱水箱溫度分層分析
    3.5 本章小結(jié)
第4章 分層儲熱對太陽能集熱器效率的影響
    4.1 熱管真空管的定義與分類
    4.2 熱管的傳熱原理
    4.3 集熱器瞬時效率定義及計算
    4.4 不同進口溫度下集熱器瞬時效率的實驗及分析
        4.4.1 實驗過程
        4.4.2 實驗結(jié)果及分析
    4.5 分層和不分層儲熱過程中集熱器效率
        4.5.1 實驗過程
        4.5.2 實驗結(jié)果及分析
    4.6 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
致謝
附錄 攻讀學(xué)位期間所發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄

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本文編號：2866168