太阳能集热墙系统热性能的研究

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1、北京建筑工程学院硕士学位论文太阳能集热墙系统热性能的研究姓名：郭奎申请学位级别：硕士专业：供热、供燃气、通风及空调工程指导教师：邱林20081201摘要随着能源危机的加剧，新能源的开发和利用日益迫切，太阳能的利用是缓解当莉能源危机的有效途径。针对当前兴起盼太阳墙采暖技术，利用分析模拟的方法，讨论了影响太阳能集热板性能的参数。文中从集热板对流换热强度及热损失角度比较了开孔板和无孔板作为集热板的优劣。针对影响集热板集热效率的因素，即气流速度、开孔行为、板型和集热板倾角等，分别进行了探讨。发现在热压浮升力和风机抽吸力共同作用下，在特定情况下集热板出现倒流现象，研究了防止发生这一不利现象的临界

2、孔平均速度。根据研究得到的规律，提出了对开孔行为和系统形式的优化。根据研究得到的结论，同时也是为了验证结论的合理性，提出了实验设计的方案。本文得出，开孔有利于提高集热板的集热效率，相对无孔板开孔板具有更高的对流换热强度，且热损失比无孔板要小。流速是影响集热板集热效率的最大因素：当流速较小时，集热板热均匀性较好，集热效率随流速增加而增加，当出口流速过大时集热板出现热不均匀性，集热板上部集热效率较高，下部偏低。为了防止这种现象的发生，给出集热板最火允许平均孔速。集热板开孔行为也是影响集热效率的重要因素：大孔径的集热板具有较好的换热性能，并且在孔隙率不变的条件下，较高的孔密度具有较好的换热性

3、能。在流速很低时，集热板出现小孔倒流现象，给出了不同负荷集热板情况下发生倒流现象的临界速度。集热板与水平面的夹角(即倾角)和板型也是影响集热板性能的因素。集热板倾角的影响主要体现在倒流临界速度上，直角时的临界速度可以满意任意倾角的状况。板型为波纹板时，发现两内角处温度较高，该部位盼热能利用率较低，建议在顶角出开孔以提高集热板热利用率。同时发现与气流流动方向相对的板的传热效果受气流组织影响较大，建议在此处加短肋片。根据模拟得到的结论对太阳墙系统进行了改进：对孔径做了修正，孔径分布规律为由项部向下逐渐增人，改进后的集热板具有较好的热均匀性。提出使用一次同风系统，提出集热板在最大允许孔速下工

4、作，当集热板提供的风量不能满足用户需求时，通过一次回风系统予以弥补。针对模拟结果和系统改进方法，结合有无蓄热装置，有无辅助加热装置，有无玻璃罩等，给出实验设计方案，并简单给出控制思路。关键字：太阳墙开孔板热能利用模拟优化设计AbstractBecauseofenergycrisis，thedevelopmentandapplicationofnewencTgyisemergency,andapplicationofsolarenergyisaneffectivewaytoalleviatethisproblem．Basedonsolar-wallheattecllnology,byus

5、ingthemethodofanalysisandsimulation，factorswhichaffectedtheperformanceofsolarheat-collectionplatewerediscussed．Fromtheviewofconvectiveheattransferintensityandheatloss，comparisonofplate谢thholeandplatewithnoholeswasmade．Theinfluencefactors，such勰airspeed'hole，platepatternandinclinationangleand80on．

6、werediscussedrespectively．Accordingtotheinteractionofbuoyancyforceandsuctionforce，itisfoundthatthereverseflowhappenedinsomecases，topreventwhichthecriticalaverageholespeedwasresearched．Accordingtotheresultofresearch，theoptimizationofholesandsystemformwascarriedout．Andtotestthesimulation，experimen

7、tschemewasprovided。Itisfoundthatholeswillhelptoalleviateheatcollectingefficiency,comparingtoplate、柝thnoholes,plate谢thholehashigherconvectiveheattransferintensityandheatlossisless．Airspeedisthemainfactortoinfluenceheatcollect