研究目的
为了展示新型矩阵吸收器(CMA)在太阳能空气集热器中的特性与性能分析,并研究四种具有不同几何形状和尺寸的交叉矩阵吸收器。
研究成果
I型交叉矩阵吸热器展现出最高的热效率(76%)、温升幅度(15.3°C)和热容量(38.7千焦),同时具有较低的成本效益比(0.15林吉特/千瓦时)。该设计能诱导湍流流动且压降极?。ㄗ罡呓?.33帕),其性能优于其他类型及传统吸热器。该结构支持材料组合与紧凑形态,在太阳能空气加热应用中兼具成本与效率优势。
研究不足
该研究仅限于特定的吸收器几何形状和材料;户外实验受环境变化影响。太阳能模拟器中卤素灯的红外辐射可能无法完全复现自然太阳辐射。技术经济分析基于固定运行参数,可能未考虑所有现实变量。
1:实验设计与方法选择:
本研究在强制对流条件下对四种不同几何结构的交叉矩阵吸热器(I型、II型、III型、IV型)进行了实验研究。通过室内太阳能模拟器和室外太阳辐射作为热源,评估了热效率、压降和传热参数。采用理论模型和相关性(如努塞尔数相关性)进行分析。
2:样本选择与数据来源:
吸热器由特定尺寸的6063铝合金和304不锈钢空心方管制成??掌柿苛髁糠段?.0142 kg/s至0.0360 kg/s。收集了温度、太阳辐照度、空气速度和压力等数据。
3:0142 kg/s至0360 kg/s。收集了温度、太阳辐照度、空气速度和压力等数据。 实验设备与材料清单:
3. 实验设备与材料清单:配备18个卤素灯(每个300 W)的太阳能模拟器、可变深度集热器测试台、数据采集(DAQ)系统(研华传感器??椋?、总辐射表(Apogee Logan UT SP-110)、K型热电偶、风速计(Lutron LM-8102)、聚碳酸酯盖板、隔热材料(Insulfex?闭孔丁腈橡胶泡沫和胶合板),以及用于温度和气流测量的各种传感器。
4:0)、K型热电偶、风速计(Lutron LM-8102)、聚碳酸酯盖板、隔热材料(Insulfex?闭孔丁腈橡胶泡沫和胶合板),以及用于温度和气流测量的各种传感器。 实验流程与操作步骤:
4. 实验流程与操作步骤:实验在室内设定525 W/m2的太阳辐照度和自然室外条件下进行。通过离心风机控制空气流量。温度和其他参数记录持续40分钟(20分钟加热,20分钟冷却)。室外测试持续10小时。
5:数据分析方法:
使用能量平衡方程、效率计算、压降测量和传热系数测定来分析数据。采用标准方法进行不确定性分析。
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获取完整内容-
Halogen Lamp
300 W
Used in the solar simulator to provide artificial solar radiation for indoor experiments.
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Pyranometer
SP-110
Apogee
Measures solar irradiance during experiments.
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Thermocouple
Type-K
Measures temperature at various points in the experimental setup.
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Anemometer
LM-8102
Lutron
Measures air velocity in the collector duct.
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Data Acquisition System
Advantech sensor module
Advantech
Converts analog signals from sensors to digital and logs data.
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Centrifugal Fan
12 V DC
Provides forced convection by sucking air through the collector.
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Polycarbonate Sheet
5 mm thick
Serves as the transparent top cover of the solar collector.
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Insulation Material
Insulfex? closed-cell elastomeric nitrile rubber foam
Insulfex
Used as bottom insulation to reduce heat loss.
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