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太阳能集热系统

信息来源:nooeoo.com  时间:2008-02-16  浏览次数:162

  关于太阳集热系统管路布置方面的资料很少。工程设计人员往往由于缺乏相关知识或对管路布置的重要性认识不够而随意安排,或根据少量经验安排管路,这样常常会在水力系统或热力系统上出现问题,例如难以选择合适的水泵、水力系统稳定性和可调性差或集热器换热不好等等。因此有必要对太阳热水系统的管路布置进行研究,总结一套有效的管路布置方法。
  1 太阳集热系统管路布置分析
  在初定集热系统连接形式的情况下,单支路应该根据具体情况选择适当集热面积,即串联集热器台数。集热面积的选取要综合考虑入口和出口水温、流动阻力、流量、压差等因素。工程上一般事先给定入口和出口温差。对于某种特定的集热器,一定的集热面积对应一定的流量,也对应一定的流动阻力和压降(支路中流动阻力主要集中在集热器部分,管路部分阻力相对较小,所以初定方案时可以暂时不计管路损失)。
  1.1 太阳集热系统流量的确定
  太阳集热系统中各支路流量是根据各支路集热面积和集热效率确定的,即认为在一定的进出口水温情况下正好能将阳光充足时所能产生的集热量带走时的流量为最佳流量[1]。由能量守恒方程得
  1.2 联集管集热器的流动阻力特性实验
  为了更准确的进行系统水力计算,除了理论计算管道流动阻力外,还需要对集热系统中的联集管集热器进行流动阻力特性实验。太阳热水系统工程中所应用的联集管集热器有普通真空管式联集管集热器、热管式联集管集热器和U型管式联集管集热器。即使是同种类型的联集管集热器,因为真空管支数不同、间距不同或管长不同也会产生流动阻力特性的差异。最好分别做流动阻力实验,画出P-G曲线。图1为4支串联5级并联的U型管联集管集热器和18支椎形套管式热管联集管集热器由实验获得的P-G曲线,两曲线分别与水泵特性曲线相交在A、B两点,A、B点即水泵工作点。
  根据联集管集热器流量和压降的关系函数和计算得到的支路流量就可以求得由集热器产生的压力损失。其中串联集热器流动阻力为各台集热器流动阻力的和,而并联集热器流动阻力的倒数为各支路流动阻力的倒数和。由此得到的支路流量和压力,如果不在适当的范围,要进行修正。
  此外,应该尽量使各支路的流量、阻力和压降大致相同,以确保整个系统具备较好的稳定性和可调性。比如,如果某一支路集热面积明显偏大,致使这个支路流量和压损偏大,不适当的水泵特性曲线将使回水管压力偏高或偏低影响其他支路的换热过程。实际工程中,因为联集管集热器类型不同、放置位置不规则,管路长度差异等因素很难做到各支路完全相似。有的流量相同但压降不同,有的集热面积相同流动阻力却不同,原则上应该进行初算,使各支路流量、阻力和压降尽量接近。
  2 太阳集热系统管路布置方案确定流程
  确定适当的联集管集热器管路布置形式,首先应该估算通过集热器的流量。根据这个流量对系统所用的联集管集热器进行水动力实验得到集热器流量和压降的关系,再根据单台压降初步确定集热器串并联形式。对这种连接形式由单支路集热面积计算支路流量,再从集热器P-V曲线计算各支路压降,如果流量和压降不合适,则返回修改管路连接形式,直到得到满意的支路流量和压降。

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