集热器时间常数测试方法研究

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1、维普资讯http://www.cqvip.com第27卷第4期太阳能学报Vo1．27．No．420O6年4月ACI-AENERGIAES0I．ARISSINICAApr．，20O6集热器时间常数测试方法研究侯宏娟2，王志峰2，王如竹，王佩明2(1．上海交通大学低温与制冷研究所，上海200030；2．中国科学院工程热物理研究所一皇明太阳能集团联合实验室，北京100080))摘要：集热器的时间常数反映了集热器对瞬变阶跃输入响应的快慢，如何用实验的方法对它进行简单、准确的测试是集热器热性能测试中的一项重要内容。在已有的几种测试方法的基础

2、上导出了一种更简单的测试方法，且已经过实验验证。关键词：集热器；时间常数；阶跃输入响应中图分类号：TKS12文献标识码：A1)测试过程中投射在集热器采光面上的太阳辐O引言照强度应大于800W／m~；由于太阳集热器通常是在室外环境中工作，因2)调整流经集热器的工作介质的流量与集热器而在其工作过程中不可避免的会遇到投射到集热器热效率测试中的流量相同；表面太阳辐射瞬变的情况。时间常数是太阳集热器3)调节集热器进口温度与周围环境温度近似相的动态特性参数，它反映了集热器对瞬变阶跃输入等(二者之差在±1℃以内)；响应的快慢。目前包含有集热器时

3、间常数测试的标4)用遮光板挡住落在集热器上的太阳辐射，当准主要有GB／T4271—2000、ASHRAE93—86、ISO9806—1、达到稳态时，移去遮光板(定义此时r=0)并继续记EN12975-2等¨J，这些方法概括起来可用录测量值，直到再次出现稳态。当出口工质温度的ASHRAE93—86、ISO9806—1来代表。ISO9806—1和A变化小于0．05K／min时，即可认为达到稳态；HRAE93—86所描述的两种方法之一都要求在测试时5)集热器的时间常数为r=0开始到集热器出口温度变化到[(Tf一)I：一(Tf'0，一)I

4、]调节集热器人口温度与周围环境温度相等。这一要的0．632倍所需的时间。求使得许多地区能适用于测试的时间大为减少，比国标GB／T4271—2000、EN12975—2采用的方法与如在北京，冬天的环境温度大多在0~E以下，若集热上述方法相同。器内的工作流体为水，此时按照上述标准的规定是在ASHRAE93—86中提供了两种时间常数测试不能测试时间常数的。ASHRAE93—86中的另一种方方法：第一种方法的前3步与上述方法相同，第4步法虽不要求集热器人口温度与周围环境温度相等，的操作步骤与之相反为：先让集热器在太阳辐射下但需事先已知参数

5、F．。本文在已有标准所描述达到稳态，接着用遮光板挡住落在集热器上的太阳的方法的基础上推出了一种更为简便、可行的集热辐射，直到再次出现稳态。集热器的时间常数为器时间常数的测试方法。三从1．0变到0．368所需的时间；另一种的1f0。initial一1fi1各标准中关于集热器时间常数的测。，第3步可取消，即测试中不要求集热器人口温度与环试方法温相等。其余的步骤与第一种相同，只是时间常数的在ISO9806—1中所描述的集热器时间常数的测试过程：计算改为鲁重吕鲁从收稿日期：2004—10-19基金项目：863国家高新技术研究发展计划(20

6、02AA513020)维普资讯http://www.cqvip.com416太阳能学报27卷1变到0．368所需的时间。此种方法要求F已令：mc，将方程(4)重新组合为：知。!二!二!二!2新的测试方法及其理论依据AcF_·R[一(Tf)]一(Tfo,initial-Tf),i,。2．1概述在许多情况下，要调节集热器进口工质温度与=·一exp(一手)(5)环境空气温度相等是很难的。另外在有些地方的冬则：天，环境空气温度经常会在O~C以下，此时根据已有．。(r)一Tf．0．iTIiti=的标准无法进行试验或需事先知道集热器的FAcF

7、R[S—UL(Tf，i—Ta)]一r／tc(Tf,o,iijal—Tf，i)×参数。本文所提出的方法克服了这一困难，用此方mcp法测定集热器的时间常数，既不需要调节集热器人【·一exp(一手)】(6)口温度与环境空气温度相等，也不需要事先知道当r=∞时，F参数。测试步骤1、2与上述两个标准相同，取。．一。．Initial=消步骤3，第4步可任取上述两种方法中的一种，时．，AcFR[S—UL(Tf，i—Ta)]一t／tc(Tf，。，Ⅱ—Tf．i)间常数为三从0变到0．632所需的时mcp1f．0，∞一1f，0．initial(7)间

8、。将方程(6)与方程(7)相除得到：2．2理论基础若假设集热器除传热工质外，其余部件的热容一f=—[L1-eP(＼一手)／】J(‘8))为0，对集热器列能量方程：从方程(8)可看出集热器的时间常数为变量(，)。：AF[—(，一)]一从0变到0．63