太阳能蓄热水箱运行工况优化

来源：农业工程学报杂志2020年第7期北京时间：

作者：王烨,何腾,赵皓辰,孙振东,石成志,

摘要：为寻求适应乌鲁木齐地区太阳能资源实际情况的最优蓄热水箱结构并确定不同时段的最佳运行工况，该研究对25种不同工况下太阳能蓄热水箱内的流动与传热过程进行数值分析。结果表明：球顶结构的水箱热分层效果最好，平顶结构的水箱热分层效果最差。在11:30、13:00、15:00、16:20和18:00，冷水入口流速0.42、0.42、0.1、0.18和0.26 m/s时，球顶结构的蓄热水箱无量纲?值最小，分别为0.879、0.873、0.879、0.881和0.874，水箱的热分层效果最好。以蓄热水箱的瞬时换热效率作为评价指标，对考察的5个时刻，球顶结构的水箱的瞬时换热效率均在冷水入口流速0.1 m/s时达到最大值，蓄热效率最高。如果只采用蓄热水箱供暖，水箱的冷水入口流速下限值为0.26 m/s；对于冷水入口流速低于0.26 m/s的工况，可采用水箱并联或者水箱与电加热锅炉联合运行模式。研究结果可为不同气候条件下太阳能热水利用系统的优化运行提供参考。

关键词：太阳能, 数值模拟, 优化, 蓄热水箱, 运行工况, 无量纲?, 瞬时换热效率