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金亨科普| 强制循环系统模型分析
时间:2019-06-05 来源:德州金亨新能源
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强制循环系统
A系统模型分析

       图6-9为强制循环热水系统工作原理示意图。强制循环热水系统一般采用温差循环控制。其工作原理是集热器吸收太阳光的能量转化为热量并传递给内部的导热工质,使其温度升高,同时集热器出口端设置有温度传感器,当传感器检测到出口端介质的温度达到控制器设定温度时,控制器启动循环泵,将高温介质送入水箱,同时水箱内的低温介质进入集热器进口端,周而复始,直到把水箱内水加热到需要的温度。

       强制循环式太阳能热水系统根据有无换热器分为设置与不设置换热器两种方式。在北方结冰地区,为了防止集热器在冬季被冻坏,一般都设计成双循环系统。在集热器与储水箱之间设置换热器,集热循环一侧用防冻液作为导热介质,从而解决了集热器的防冻问题,如图6-10所示,即构成设置换热器的强制循环太阳能热水系统。这两种系统也称为直接系统和间接系统。
 


       强制循环式太阳能热水系统依靠水泵作循环动力,系统以固定的大流量进行循环,因此在运行过程中储水箱中的水得到充分的混合,可以认为储水箱中无温度分层,水温是均匀的。

       已有的计算结果表明,由于强制循环式太阳热水系统中破坏了储水箱内温度分层,系统的年平均效率比自然循环式太阳热水系统低3%~5%。
 
B集热器阵列的流量分配

       强制循环式太阳热水系统,通常应用于大型供热水系统,以若干个平板型集热器用串联、并联方式连接成集热器阵列。在平板型集热器热性能的理论分析中,假设集热器各排管中的流量是相等的。实际上,集热器阵列的各排管中的流量分布是不均匀的,如果布置不当,排管间的流量将相差悬殊。流量小的那部分集热器,其热转移因子F1减小量往往比流量增大的那部分集热器的热转移因子的增加量要大,使热水系统的效率降低。故大型热水系统中的流量分配对系统热效率的影响不可忽视。
 



       邓克尔和戴维等人测定了由12块集热器并联成的阵列的温度分布,其结果如图6-11所示。由图可以看出,在大流量时,从中心集热器到边缘集热器之间的最大温度差为22℃。参照集热器的效率方程,这个温差对集热器效率的影响是相当可观的。如果将连接方式改为并串联组合,则可得到更为均匀的流量分布和温度分布。因此在设计大型太阳热水器系统时,由于系统中集热器数量大,必须从流量分布上考虑系统中集热器的连接方式。
 

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