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《同蓄熱方式下太陽能煙囪的溫升性能》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、萬方數(shù)據(jù)第29卷第3期2008年3月太陽能學報ACFAENERGIAEg)IARISSIMCAV01．29．No．3M口．．200B不同蓄熱方式下太陽能煙囪的溫升性能朱麗1，王一平2，胡彤宇2，王俊紅2(1．天津大學建筑學院，天津301]072；2．天津大學化工學院，天津300072)摘要：針對太陽能煙囪的不同應用背景，設計不同蓄熱方式的實驗系統(tǒng)，考察太陽能煙囪內(nèi)部的溫度分布及溫升性能。實驗結(jié)果表明，密閉水體的蓄熱方式的溫升最大，由于水分蒸發(fā)消耗了部分太陽熱量，開放水體系統(tǒng)的溫升效果最差，多孔材料的加入使集熱后的空氣溫度進一步降低；非蒸發(fā)體系中的空氣溫度沿著主體流動方向存在最大值，蒸發(fā)體系中的
2、空氣溫度分布總體呈上升趨勢，但具體變化會因水分蒸發(fā)的強弱而不同。溫度分布的結(jié)果表明為了避免出現(xiàn)集熱棚下的熱量散失段，需要對太陽能煙囪的結(jié)構(gòu)參數(shù)進行優(yōu)化設計。關鍵詞：蓄熱方式；強化蒸發(fā)；太陽能煙囪；溫度場；濕度場中圖分類號：TK511文獻標識碼：A0引言1實驗在眾多的太陽能發(fā)電系統(tǒng)中，太陽能煙囪對太陽能的利用效率最低，但因其單位電力的投資成本最低uJ，所以自1978年Schlaich教授提出這一概念并于西班牙付諸實施后，國內(nèi)外的研究者對其熱性能和電性能都進行了全面深入的研究[2圳。最早提出的太陽能煙囪直接利用集熱棚下的土壤作為蓄熱體來實現(xiàn)其晝夜運轉(zhuǎn)[4川，隨后，為了得到更穩(wěn)定的電力輸出和較高的集
3、熱性能，密閉的水體被放置于集熱棚下[8’9]。針對單一電力輸出產(chǎn)生的太陽能利用效率低下的問題，研究者將太陽能煙囪拓展至其它應用領域。其中，利用集熱棚內(nèi)的高溫和煙囪拔風效應產(chǎn)生的風速強化海水蒸發(fā)，用于提高海鹽的產(chǎn)量和制備淡水得到了關注m．Il】。由于開放水體的使用，水分蒸發(fā)對太陽熱量的消耗會對太陽能煙囪內(nèi)部的溫度分布和溫升性能產(chǎn)生影響，進而影響浮力驅(qū)動產(chǎn)生的空氣流動。本文設計了上述每種蓄熱方式下的太陽能煙囪系統(tǒng)，實驗考察了實際天氣條件下系統(tǒng)內(nèi)部的溫度分布和溫升性能，并系統(tǒng)分析了水分蒸發(fā)所產(chǎn)生的影響。1．1裝置集熱棚尺寸為0．71m×0．43m×0．18m，采用8mm厚的中空PC陽光板。所用中空P
4、C陽光板上‘下表面間具有空氣隔熱層，同時空氣隔熱層中具有許多按一定間距排列的垂直隔斷，避免了間隙內(nèi)大范圍的空氣環(huán)流，從而減少了通過上表面損失到環(huán)境中的熱量。煙囪為直徑50mm，高0．81m的PVC管。為了減少通過煙囪的熱量損失，提高煙囪對太陽輻照能量的吸收，PVC管外表面用黑漆噴涂。為減少空氣流動阻力，集熱棚的安裝傾角為80。集熱棚下的水槽尺寸為0．60m×0．40m×0．05m，底部包裹保溫材料以減少通過地面的熱量損失。由于水體深度較小(一般為3—5咖)，對太陽輻照能量的吸收率較低，為提高水體吸收率將水槽底部涂黑。多孔材料為紡織布，依靠鐵架支撐懸掛于水池中，以提高水分蒸發(fā)面積。圖1給出了系統(tǒng)
5、的實景照片和結(jié)構(gòu)示意圖。不同的儲熱材料，土壤、密閉水和開放水體分別被放置在集熱棚下方，對應的系統(tǒng)稱之為太陽能煙囪土壤系統(tǒng)、密閉水系統(tǒng)和強化蒸發(fā)(ASE．AdvancedSolarevaporator)系統(tǒng)。考察多孔材料的加入量對溫收稿日期：2006-10-18通訊作者：朱麗(197＆一)，女，講師、博士，主要從事太陽能利用技術和太陽能建筑一體化的研究azlyl3920679110@tju．edu．m萬方數(shù)據(jù)3期朱麗等：不同蓄熱方式下太陽能煙囪的溫升性能升和進人煙囪底部的空氣飽和度的影響。溶人黑色顏料以提高密閉水體對透過太陽光的吸收能力。多曩《r—7”。一＼、崎?、遞壁蚓圖1小型太陽能煙囪實驗裝
6、置Fig．1PhotoandstructureoftheSmaJl-scaleASEsystem1．2測試方法天氣條件(如太陽輻照度、環(huán)境溫度、風速和空氣相對濕度)采用計算機自動采集系統(tǒng)實時采集，集熱棚下的相關參數(shù)(如空氣溫度、空氣濕度、水溫或土壤溫度)也同時自動采集。太陽輻照度利用硅太陽電池短路電流與輻照度成正比來測量。集熱棚下的溫度場分布通過測溫點的分布來實現(xiàn)，水平方向和垂直方向分別等間距放置3個測溫裝置。各個測溫點的熱電阻和太陽電池與SWP系列多路巡檢顯示控制儀相連，形成RS485網(wǎng)絡，再通過RS232一RS485轉(zhuǎn)換器接到計算機的串口，將各路數(shù)據(jù)傳到計算機中。以WIN2000為操作系統(tǒng)
7、利用相應軟件構(gòu)成實時數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，同時每分鐘記錄一次數(shù)據(jù)，歷史數(shù)據(jù)可通過EXCEL查詢，并可方便導入各種數(shù)學軟件進行分析。風速用天津市氣象儀器廠生產(chǎn)的DEM6型三杯風向風速表測量，測量時間間隔為30rain。煙囪內(nèi)的熱空氣流速采用煙塵示蹤法進行測量。相對濕度通過測定的干球和濕球溫度進行考察。2結(jié)果與討論2．1土壤系統(tǒng)將水槽中放置厚為5mm的泥土，測量系統(tǒng)的日夜溫升性能，圖2給出了相應的實驗結(jié)果。小
