同蓄热方式下太阳能烟囱温升性能.pdfVIP

第29卷第3期 太阳能学报 V01．29．No．3 2008年3月 ACFAENERGIAEg)IARISSIMCA M口．．200B 不同蓄热方式下太阳能烟囱的温升性能 朱 丽1，王一平2，胡彤宇2，王俊红2 (1．天津大学建筑学院，天津301]072；2．天津大学化工学院，天津300072) 摘要：针对太阳能烟囱的不同应用背景，设计不同蓄热方式的实验系统，考察太阳能烟囱内部的温度分布及温 升性能。实验结果表明，密闭水体的蓄热方式的温升最大，由于水分蒸发消耗了部分太阳热量，开放水体系统的温 升效果最差，多孔材料的加入使集热后的空气温度进一步降低；非蒸发体系中的空气温度沿着主体流动方向存在 最大值，蒸发体系中的空气温度分布总体呈上升趋势，但具体变化会因水分蒸发的强弱而不同。温度分布的结果 表明为了避免出现集热棚下的热量散失段，需要对太阳能烟囱的结构参数进行优化设计。 关键词：蓄热方式；强化蒸发；太阳能烟囱；温度场；湿度场 中图分类号：TK511 文献标识码：A 0引言 1实验 在众多的太阳能发电系统中，太阳能烟囱对太 1．1装置 阳能的利用效率最低，但因其单位电力的投资成本 最低uJ，所以自1978年Schlaich教授提出这一概念 8mm厚的中空PC阳光板。所用中空PC阳光板上‘ 并于西班牙付诸实施后，国内外的研究者对其热性 下表面间具有空气隔热层，同时空气隔热层中具有 能和电性能都进行了全面深入的研究[2圳。最早提 许多按一定间距排列的垂直隔断，避免了间隙内大 出的太阳能烟囱直接利用集热棚下的土壤作为蓄热 范围的空气环流，从而减少了通过上表面损失到环 体来实现其昼夜运转[4川，随后，为了得到更稳定的 电力输出和较高的集热性能，密闭的水体被放置于 管。为了减少通过烟囱的热量损失，提高烟囱对太 集热棚下[8’9]。针对单一电力输出产生的太阳能利阳辐照能量的吸收，PVC管外表面用黑漆喷涂。为 用效率低下的问题，研究者将太阳能烟囱拓展至其 减少空气流动阻力，集热棚的安装倾角为80。集热 它应用领域。其中，利用集热棚内的高温和烟囱拔 风效应产生的风速强化海水蒸发，用于提高海盐的 裹保温材料以减少通过地面的热量损失。由于水体 产量和制备淡水得到了关注m．Il】。由于开放水体的 深度较小(一般为3—5咖)，对太阳辐照能量的吸收 使用，水分蒸发对太阳热量的消耗会对太阳能烟囱 率较低，为提高水体吸收率将水槽底部涂黑。多孔 内部的温度分布和温升性能产生影响，进而影响浮 材料为纺织布，依靠铁架支撑悬挂于水池中，以提高 力驱动产生的空气流动。 水分蒸发面积。图1给出了系统的实景照片和结构 本文设计了上述每种蓄热方式下的太阳能烟囱 示意图。 系统，实验考察了实际天气条件下系统内部的温度 不同的储热材料，土壤、密闭水和开放水体分别 分布和温升性能，并系统分析了水分蒸发所产生的 被放置在集热棚下方，对应的系统称之为太阳能烟 影响。 Solar 收稿日期：2006-