【摘 要】
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为解决传统家用热水系统的局限,缓解住宅建筑热水供应问题,采光面积大于10 m2大尺度太阳能热水系统应运而生。在本文中,以大尺度环路热管太阳能PV/T系统为研究对象,基于Ansys Fluent软件平台,模拟研究目标系统典型工况及长期运行性能。本文的主要研究内容包括以下几个方面:（1）利用计算流体动力学分析（CFD）软件,建立系统关键部件集热/蒸发器部分的物理模型（包括大尺度PV-LHP集热/蒸发器
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为解决传统家用热水系统的局限,缓解住宅建筑热水供应问题,采光面积大于10 m2大尺度太阳能热水系统应运而生。在本文中,以大尺度环路热管太阳能PV/T系统为研究对象,基于Ansys Fluent软件平台,模拟研究目标系统典型工况及长期运行性能。本文的主要研究内容包括以下几个方面:（1）利用计算流体动力学分析（CFD）软件,建立系统关键部件集热/蒸发器部分的物理模型（包括大尺度PV-LHP集热/蒸发器的传热和集热管传质模型）。基于所建物理模型,在Mixture模型、蒸发冷凝Lee模型、标准的k-ε模型等基础上,建立该部件的传热传质数值模型。（2）通过对比数值模拟结果和室外实测实验数据,验证数值模型的准确性。其次,为了验证系统的可行性,进行了典型工况和长期性能模拟,模拟分析典型工况下PV-LHP集热/蒸发器温度场分布特点和集热管工质传质过程的气液相变规律,并探讨不同工质流量对集热管和集热/蒸发器传热性能的影响规律。结果表明:目标系统全年光电光热综合效率浮动范围是40.01%-56.75%,其全年平均光电光热综合效率为49.06%。（3）在10 m2大尺度PV-LHP集热/蒸发器模型的基础上构建传统2 m2小尺寸PV-LHP集热/蒸发器模型。在等面积、等负荷条件下,对比大尺度环路热管太阳能PV/T系统和传统集热器阵列系统的典型工况和长期性能运行情况,分析两个系统的集热板和集热管温度场分布特征。研究发现:大尺度环路热管太阳能PV/T系统集热板的平均温度比传统集热器阵列系统各集热板的平均温度低10℃左右,而大尺度系统光热利用效率比传统集热器阵列系统高约3%,光伏光热综合效率较传统集热器阵列系统高3.68%。从整体来看,与集热器阵列系统相比,大尺度环路热管太阳能PV/T系统工作温度更均匀,具有较佳运行性能。
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