高效太阳能空气集热器的研究.pdf

第30卷 第 1期 太 阳 能 学 报 Vo1．30．N0．1 2O09年 1月 ACTAENERGIAES0LALEUSSINICA Jan．，20o9 文章编号：0254-0o96(20o9)0l-0o61·o3 高效太阳能空气集热器的研究 张东峰，陈晓峰 (宁夏大学机械工程学院，银川 75O021) 摘 要：为制作和运输方便 ，太阳能空气集热器采用单元制作、现场安装的方案。利用优化设计的方法得出太阳 能空气集热器的最优结构参数 ，结合集热器的使用性和加工工艺性，选择集热器单元的结构尺寸和制作用料 ，提高 集热器的热效率 、降低制作成本。经对样机使用表明，该太阳能空气集热器安装方便、造价便宜，能够为农业干燥 作业提供绿色能源。 关键词：太阳能；空气集热器；单元 中图分类号：11513 文献标识码 ：A 计算机模拟仿真技术，利用 ANsYs软件的参数化分 O 引 言 析和计算语言APDL，对给定外型尺寸的太阳能空气 我国是一个农业大国，干燥作业是农副产品加 集热器进行参数化建模，同时利用 APDL语言的计 工过程中的一个必要环节，且耗能巨大。干燥作业 算控制和结果提取功能以及循环迭代算法，模拟计 基本上是以干燥的空气作为热载体，若采用太阳能 算出太阳能空气集热器不同形式下的温度场，最后 水集热器，则需要进行能量的二次转移，即先将水加 得到使太阳能空气集热器出口温度达到最大时的构 热，再由热水将空气加热，这将增加设备投资且降低 造形式，最终提取出其最优结构参数。 热效率。最佳方案是用太阳能空气集热器直接将太 1．2 太阳能空气集热器的定型设计 阳能转化为热能，储存在空气中使空气温度升高，用 1．2．1 空气集热器的结构设计 热空气进行干燥作业。我国市场上没有成型的太阳 1)首先设计制作小型集热器模型，并对其进行 能空气集热器产品，国家也没有关于太阳能空气集 有限元分析；经优化处理，最后确定空气集热器的基 热器的相关标准，多数企业是根据需要量身订做。 本结构(见图1)。 工农业生产领域的太阳能设备大都比较简陋，其中 最主要的原因是设备制造成本太高。因此，研制开 发热效率高、造价低廉、安装方便、便于大批量生产 的太阳集热器，对于将太阳能利用于干燥作业有重 要意义。 1 太阳能空气集热器的设计 1．1 总体设计方案 经查阅资料，分析对比，最后确定空气集热器采 图 1 小型集热器模型的基本结构 用平板式结构。该结构便于安装，有利于降低制造 Fig．1 Basicstmcture0fthesmallcoUect0rmodel 2)考虑到一般太阳能空气集热器的使用面积均 成本。 很大，为便于运输和安装，设计采用单元制作，现场 设计的关键是确定结构参数，合理的结构参数 拼装。 将有助于提高太阳能空气集热器的热效率。这一过 太阳能空气集热器单元由空腹钢窗料和角钢焊 程是采用优化设计方法完成的。具体做法为：通过 收稿 日期：2O07—o7—07 通讯作者：张东峰 (1968一)，男，副教授，主要从事农业机械方面的研究。 f1967@l63．c一 62 太 阳 能 学 报 30卷 接成矩形框架，单元与单元间采用插件连接。集热