太阳能空气集热器吸热板结构优化及其影响因素分析

摘要

集热器作为一种基本换热设备，现已广泛应用于日常的生活、生产领域中。作为一种重要的集热器类型，太阳能空气集热器将太阳光能用于加热空气被广泛应用于食品干燥、建筑供暖等领域。因此，对太阳能空气集热器的研究有着重要的实际意义。
　　本文通过建立合理空气集热器的数学模型和物理模型，运用ANSYS14.0FLUENT数值模拟软件，选取了不同入口流速和集热器倾角，对流经太阳能空气集热器内三种不同结构吸热板的空气换热特性进行了数值模拟，依据数值模拟结果，对各结构进行综合比较分析，从而选择最优结构。在此基础之上，进一步研究了空气集热器换热特性的影响因素。
　　结果表明：在相同流速和倾角下，抛物线波纹吸热板空气集热器传热性能在三种吸热板板型中最优；三种板型空气集热器的瞬时效率随着集热器放置倾角的增加先增大后减小，在倾角30°时效率最高；三种板型空气集热器的瞬时效率随着入口流速的增加而增大，但增值逐渐减小；随着入口空气温度的增加，空气集热器的瞬时效率减小，吸热板平均温度增加；对比非选择性吸收涂层，选择性吸收涂层的使用可以在很大程度上提高集热器的换热性能；空气集热器的瞬时效率随着时间的推移呈现先增加后减小的趋势；横向抛物波纹吸热板集热器的瞬时效率高于纵向抛物波纹吸热板集热器；空气顺流流动式太阳能空气集热器的换热特性要略优于逆流流动；随着波纹吸热板幅值的增加，太阳能空气集热器的瞬时效率呈上升趋势且增幅逐渐减小，吸热板平均温度逐渐降低。

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第1章 绪 论

1.1课题研究背景及其意义

1.2 太阳能空气集热器国内外研究现状

1.3课题研究内容

第2章 太阳能空气集热器基本理论与CFD简介

2.1太阳能空气集热器基本理论

2.2 CFD简介

2.3本章小结

第3章 太阳能空气集热器数值模拟及吸热板结构优化设计

3.1物理模型

3.2数学模型

3.3太阳能空气集热器数值模拟及吸热板结构优化

3.4不同吸热板型太阳能空气集热器的模拟结果比较

3.5本章小结

第4章 太阳能空气集热器影响因素分析

4.1入口温度对太阳能空气集热器的影响

4.2吸热板表面涂层对集热器瞬时效率的影响

4.3不同时刻下集热器瞬时效率的变化

4.4吸热板纵横布置对太阳能空气集热器的影响

4.5流动方式对太阳能空气集热器的影响

4.6幅值对太阳能空气集热器的影响

4.7本章小结

第5章结论与展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

致谢