(简述太阳能聚热墙的导热特质)

时间:12月10日 来源:河北太阳能发电 访问:
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  太阳能多孔集热墙流动和传热为了便于数值计算,将所示的多孔集热墙物理模型简化为所示的计算模型。把多孔墙的骨架部分和孔隙中的气体分别看作连续介质,采用体积平均法建立动量和能量守恒方程。

  气体流动速度对温度分布的影响为在一定的入口气温和热流条件下,左侧气体入口速度不同时,多孔墙内的温度分布。由可见,固体骨架的温度高于气体温度,气体在流动过程中被加热,温度不断升高。气体温度在入口附近升高的速度较快,加热效果显著,沿气体流动方向,气体和固体骨架之间的温差不断降低,两者之间的换热减弱,气体温升变得缓慢。当气体流速增大时,多孔骨架的左侧温度降低,左侧表面与大气环境的热损失减少,气体吸收的总热量增加;气体的温升减小,出口处气体和固体骨架的温差增大。所以,气体流速的选择必须考虑房间加热和换气的综合效果来确定。
  由可见,当采用金属多孔材料时,固相的当量导热系数比较大,气体和固体骨架之间的换热强度非常均匀,效果比较好。但是采用导热系数更高的金属材料,集热墙的性能提高不明显,因此,采用低导热系数金属材料是可行的。
  气体和固体骨架间的体积对流换热系数对温度分布的影响气体和固体骨架间的体积对流换热系数变化时沿流动方向的温度分布由可见,当气体和固体骨架间的体积对流换热系数比较大时,多孔骨架左侧表面温度降低,平均温度也降低,气体吸收的总热量增加,气体的温度升增高,气固之间的平均温差减小。气体和固体骨架间的体积对流换热系数越大,气体在入口处的温升速度越快,达到气固温度平衡时所需的路程减小,多孔层的厚度可以降低。所以,提高体积对流换热系数是提高集热墙性能的有效途径。提高气体速度,降低颗粒颗径,将提高体积对流换热系数。
  多孔集热墙厚度对温度分布的影响由可见,当多孔集热墙厚度比较大时,多孔骨架左侧表面温度降低,平均温度也降低,气体吸收的总热量增加,气体的温升增大,这表明多孔层厚度增大对提高集热墙的效果是显著的。但从图中也可以看到,当厚度较薄时,增大多孔层厚度的效果显著;进一步增加厚度,效果将越来越差,同时,厚度增加意味着材料消耗增加,风机功率增加。可以通过选择轻质和价格低廉的材料,减少投资成本;同时增大多孔层的渗透率,减小阻力,降低功耗。

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