54、空气加热器与太阳能板性能优化：实用策略与实验成果

空气加热器与太阳能板性能优化：实用策略与实验成果

在能源利用和转换领域，空气加热器和太阳能板的性能优化一直是研究的重点。空气加热器通过设置流动障碍物来提高热性能，而太阳能板则可以借助镜子和冷却装置提升效率。下面将详细介绍这两方面的研究内容和成果。

空气加热器性能优化

流动障碍物能够改善空气加热器的热性能，这是因为它们能产生湍流并促进更好的流动混合。许多研究都围绕粗糙空气加热器的热和水力特性展开。然而，流动障碍物的几何形状和方向对空气加热器的热和水力性能有着显著影响，因此需要进行详细的参数分析来找到最佳的攻击角度，以提高空气加热器的性能。

材料与方法

• 数值分析技术 ：考虑一个矩形通道（1200 mm × 300 mm × 50 mm），空气流速恒定（Re = 5000）。使用ICEM CFD进行域建模和网格生成，计算域对应一个纵向节距长度（Pt）和半个管道宽度。从底部表面以800 W/m²的速率向空气供热，其他表面建模为绝热壁。在计算域左侧应用对称边界条件，进出口应用周期性边界条件，空气的热物理性质对应300 K的入口温度视为常数。计算域使用非结构化四面体网格进行离散化，边界处使用棱柱网格。使用ANSYS Fluent 2019 R3求解连续性、动量、能量和湍流模型，采用可实现的k - ε湍流模型和增强壁面处理进行分析，使用COUPLED算法进行压力 - 速度耦合，流速和连续性的残差分别小于10⁻³和10⁻⁶以实现流动收敛。
• 热 - 水力性能评估 ：流动障碍物虽然能改善空气加热器的热特性，但也会增加相关的压力降。因此，使用热增强因子（TEF）来判