槽式太阳能集热器传热模型及性能分析.PDF

第３８卷第４期 土 木 建 筑 与 环 境 工 程 Ｖｏｌ．３８Ｎｏ．４ ２０１６年８月 ＪｏｕｒｎａｌｏｆＣｉｖｉｌ，Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒａｌ＆ ＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ａｕｇ．２０１６ ｄｏｉ：１０．１１８３５／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７４４７６４．２０１６．０４．００９ 槽式太阳能集热器传热模型及性能分析 陈玉英 （兰州交通大学 环境与市政工程学院，兰州 ７３００７０） 摘　要：槽式太阳能集热器一维和二维传热数学模型是一组非线性代数方程，为改进求解的稳定性 和计算精度，将槽式太阳能集热器一维和二维传热模型的求解看作有约束优化问题，建立了集热器 传热过程求解的有约束优化数学模型，应用 ＭＡＴＬＡＢ 软件优化函数ｆｍｉｎｃｏｎ进行求解。分析了 传热流体入口温度及太阳能辐射热流密度变化对集热器性能的影响。采用ｆｍｉｎｃｏｎ函数求解集热 器传热过程，计算速度快，计算过程稳定。分析表明，传热流体温度变化对集热器效率的影响大于 太阳能辐射热流密度对集热器效率的影响。 关键词：槽式集热器；太阳能；传热；ＭＡＴＬＡＢ 中图分类号：ＴＫ５１２　　文献标志码：Ａ　　文章编号：１６７４４７６４（２０１６）０４００５３０６ 犘犲狉犳狅狉犿犪狀犮犲犪狀犪犾狔狊犻狊犪狀犱犺犲犪狋狋狉犪狀狊犳犲狉犿狅犱犲犾犫狌犻犾犱犻狀犵狅犳 狆犪狉犪犫狅犾犻犮狋狉狅狌犵犺狊狅犾犪狉犮狅犾犾犲犮狋狅狉 犆犺犲狀犢狌狔犻狀犵 （ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌａｎｄ ＭｕｎｉｃｉｐａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＬａｎｚｈｏｕＪｉａｏｔｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｌａｎｚｈｏｕ７３００７０，Ｐ．Ｒ．Ｃｈｉｎａ） 犃犫狊狋狉犪犮狋：Ｏｎｅｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌａｎｄｔｗｏｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｈｅａｔｔｒａｎｓｆｅｒ ｍａｔｈｅｍａｔｉｃ ｍｏｄｅｌｏｆｔｈｅｐａｒａｂｏｌｉｃｔｒｏｕｇｈ ｓｏｌａｒｃｏｌｌｅｃｔｏｒａｒｅａｓｅｔｏｆｎｏｎｌｉｎｅａｒａｌｇｅｂｒａｅｑｕａｔｉｏｎｓ．Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｐｒｏｍｏｔｅｔｈｅｓｔａｂｉｌｉｔｙａｎｄａｃｃｕｒａｃｙｏｆｔｈｅ ｓｏｌｕｔｉｏｎ ，ｔｈｅｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｈｅａｔｔｒａｎｓｆｅｒｍｏｄｅｌｏｆｔｈｅｐａｒａｂｏｌｉｃｔｒｏｕｇｈｓｏｌａｒｅｎｅｒｇｙｃｏｌｌｅｃｔｏｒｉｓｔｒｅａｔｅｄ ａｓｃｏｎｓｔｒａｉｎｅｄ ｏｐｔｉｍｕｍ ｐｒｏｂｌｅｍ，ｔｈｅ ｅｎｅｒｇｙ ｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎ ｅｑｕａｔｉｏｎｓａｎｄ ｈｅａｔｔｒａｎｓｆｅｒｅｑｕａｔｉｏｎｓａｒｅ ｃｏｎｖｅｒｔｅｄｉｎｔｏｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｍｏｄｅｌ，ｔｈｅｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｍｏｄｅｌｉｓｓｏｌｖｅｄｂｙｕｓｉｎｇｆｍｉｎｃｏｎｆｕｎｃｔｉｏｎｉｎＭＡＴＬＡＢ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｔｏｏｌｂｏｘ．Ｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｓｏｆｈｅａｔｔｒａｎｓｆｅｒｆｌｕｉｄｉｎｌｅｔｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄｓｏｌａｒｒａｄｉａｔｉｏｎｆｌｕｘｔｏｈｅａｔ ｃｏｌｌｅｃｔｏｒｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔａｒｅａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅｓｏｌｕｔｉｏｎｏｆｈｅａｔｃｏｌｌｅｃｔｏｒｈｅａｔｔｒａｎｓｆｅｒｐｒｏｃｅｓｓｉｓｆａｓｔｅｒａｎｄ ｍｏｒｅ ｓｔａｂｌｅｂｙｕｓｉｎｇｆｍｉｎｃｏｎｆｕｎｃｔｉｏｎ．Ｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｖａｒｉａｔｉｏｎｏｆｈｅａｔｔｒａｎｓｆｅｒｆｌｕｉｄｉｎｌｅｔｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｐｌａｙｓｍｏｒｅｉｍｐｏｒｔａｎｔｒｏｌｅｏｎｈｅａｔｃｏｌｌｅｃｔｏｒｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｔｈａｎｔｈａｔｏｆｔｈｅｖａｒｉａｔｉｏｎｏｆｓｏｌａｒｒａｄｉａｔｉｏｎｆｌｕｘ． 犓犲狔狑狅狉犱狊：ｐａｒａｂｏｌｉｃｔｒｏｕｇｈｃｏｌｌｅｃｔｏｒ；ｓｏｌａｒｅｎｅｒｇｙ；ｈｅａｔｔｒａｎｓｆｅｒ；