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建筑南立面太阳集热系统应用研究

作　者: 阮伟
导　师: 李振海
学　校: 同济大学
专　业: 供热供燃气通风及空调工程
关键词: 太阳能真空集热管建筑一体化 FUENT模拟 UDF文件内插排挤管
分类号: TU822.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

本文利用FLUENT模拟和实验相结合，揭示了太阳能真空集热管在集热状态下的温度场和流场的规律，分析了太阳能真空集热管流场和温度场的影响因素，并分析了内插排挤管对优化垂直安装集热管的集热性能的作用，最后通过实验初步验证了这一方法的有效性。主要研究内容和研究成果如下：1．根据长期太阳辐射量计算上海地区在6月和12月代表日(6月11日和12月11日)长期平均小时水平面和垂直面上的太阳直射和散射辐射量，并拟合成时间的函数表达式。对于垂直安装的太阳能集热管所接受的太阳辐射，根据晴天太阳辐射模型，利用MatLab编程计算在不同太阳高度角和方位角的情况下，集热管圆周表面的能流分布，并将其拟合成圆周角的函数表达式。2．通过UDF文件编程，以集热管表面能流分布作为模拟计算的边界条件，使用FLUENT对集热管内的温度场和流场进行了模拟计算。模拟计算的结果表明，在集热管的顶部和中部自然对流换热效果较为明显，但是在集热管的底部则存在着明显的滞流区，降低了整个集热管的集热性能。3．通过对集热管集热性能的影响因素的分析可知，选择性涂层的吸收率和发射率对集热管的集热性能有较为明显的影响。如何提高选择性涂层的吸收率，降低选择性涂层的发射率，是提高集热管集热性能的关键。此外，通过模拟和实验验证了内插排挤管的方法对抑制集热管内冷热水相互“混水”现象的作用。

全文目录

摘要  6-7
ABSTRACT  7-10
第1章序论  10-15
  1.1 能源危机与太阳能利用  10
  1.2 我国太阳能热水器使用情况  10-12
  1.3 本课题的研究内容  12-15
    1.3.1 研究意义  12-13
    1.3.2 研究方法  13-15
第2章真空集热管表面能流分布特点  15-32
  2.1 太阳辐射的基本知识  15-23
    2.1.1 天球坐标  15-16
    2.1.2 太阳角的计算  16-18
    2.1.3 太阳辐射的计算  18-20
    2.1.4 长期平均每小时辐射量的计算  20-23
  2.2 真空集热管表面能流的计算  23-32
    2.2.1 计算模型  23
    2.2.2 理论分析与计算  23-29
    2.2.3 计算结果及分析  29-32
第3章真空集热管流场和温度场的数值模拟  32-57
  3.1 数值模拟的计算模型和求解方法  32-35
    3.1.1 数值模拟计算模型  32-34
    3.1.2 数值模拟求解方法  34-35
  3.2 数值模拟的步骤和结果分析  35-57
    3.2.1 定义计算模型  35-38
    3.2.2 建立实体模型和划分网格  38-39
    3.2.3 求解器选择和边界条件设定  39-42
    3.2.4 设定控制参数、初始化及计算  42
    3.2.5 模拟结果及分析  42-57
第4章真空集热管集热性能的影响因素分析  57-63
  4.1 直径的影响  57-58
  4.2 长度的影响  58-59
  4.3 发射率的影响  59-61
  4.4 真空度的影响  61-63
第5章真空集热管集热性能的优化  63-71
  5.1 内插排挤管的集热器流场和温度场模拟  63-66
    5.1.1 内插排挤管管径的选择  63
    5.1.2 模拟结果及分析  63-66
  5.2 内插排挤管集热器的实验研究  66-71
    5.2.1 实验方案  66-68
    5.2.2 实验数据整理及分析  68-71
第6章结论与展望  71-73
  6.1 结论  71-72
    6.1.1 论文所做的主要工作  71
    6.1.2 研究的主要结论  71-72
  6.2 进一步工作的方向  72-73
致谢  73-74
参考文献  74-76
个人简历在读期间发表的学术论文与研究成果  76

建筑南立面太阳集热系统应用研究

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