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不同几何设计的紧凑型单程交叉矩阵太阳能空气集热器(方形管吸热器)的性能与技术经济研究

DOI:10.1016/j.solener.2018.12.010 期刊:Solar Energy 出版年份:2019 更新时间:2025-09-23 15:23:52
摘要: 本手稿研究了采用金属空心方管吸收器的紧凑型交叉矩阵吸热体(CMA)单程强制对流太阳能空气加热通道的性能。通过实验探究了四种不同几何结构的CMA(I型、II型、III型和IV型),评估其效率、压降及传热参数。实验以均匀热流(室内)和室外太阳辐射为热源,空气质量流量范围为0.0142-0.0360 kg/s。采用成本效益比(AC/AEG)法进行技术经济可行性分析。I型CMA获得最高76%的热效率,其温升幅度(15.3°C)和热容量(38.7 kJ)也优于其他构型。湍流状态下雷诺数50,794时测得最大压降1.33 Pa。I型兼具高性能CMA优势,且成本效益比(0.15 RM/kWh)低于其他类型吸热体。
作者: A.A. Razak,F. Basrawi,A.F. Shamsudin,M.H. Ruslan,K. Sopian,Z.A.A. Majid
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研究概述 实验方案 设备清单

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。

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。

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。

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