TRNSYS培訓(xùn)案例講解

1、物理模型 輻射過(guò)程 吸熱過(guò)程 散熱損失 熱量輸出日地關(guān)系 距離約1.5*108km，太陽(yáng)直徑1.39*106km，地球直徑12700km。 平行光，但存在32視角。直徑距離1270032太陽(yáng)地球黃道與赤道 自轉(zhuǎn)軸與公轉(zhuǎn)軸存在偏轉(zhuǎn)度角。輻射光譜 太陽(yáng)光譜中的X射線及其他一些超短波輻射在電離層被氮、氧及其他大氣成分強(qiáng)烈地吸收。大部分紫外線被臭氧所吸收。至于那些波長(zhǎng)超過(guò)微米的輻射，他在大氣層外的輻射就相當(dāng)?shù)?，再加上H2O和CO2對(duì)他強(qiáng)烈的吸收，能達(dá)到地面上的能量已是微乎其微了。因此，從地球上利用能的觀點(diǎn)來(lái)講，僅需考慮波長(zhǎng)為至微米的輻射。輻射光譜的標(biāo)準(zhǔn)曲線0.20.40.60.81.01.21.41.

2、61.82.02.22.42.6040080012001600200024000.20.40.60.81.01.21.41.61.82.02.22.42.60102030405060708090100直射輻射光譜Wm-2微米-1波長(zhǎng) 微米 百分比 %太陽(yáng)常數(shù) 太陽(yáng)常數(shù)是指在平均日地距離時(shí)，在地球大氣層外，垂直于太陽(yáng)輻射的表面上，單位面積單位時(shí)間內(nèi)所接受到的太陽(yáng)輻射能。 世界氣象組織 (WMO)1981年公布的太陽(yáng)常數(shù)值是1368w/m2。直射輻射的衰減 地球表面上接受的太陽(yáng)輻射是在變化的，這是因?yàn)椋?日-地距離的變化； 輻射被大氣中的空氣分子、水蒸汽和灰塵所散射； 大氣中的O2、O3、H2O和

3、CO2對(duì)輻射的吸收的變化。散射 散射大氣中的空氣分子、水蒸汽和灰塵引起的直射輻射的衰減。 在太陽(yáng)能光譜中，大氣對(duì)輻射的吸收，大部分是由于臭氧對(duì)紫外區(qū)輻射的吸收，以及水蒸氣對(duì)紅外區(qū)輻射的吸收引起的。 事實(shí)上，相當(dāng)一部分的大氣資料都不能用作計(jì)算地面上的太陽(yáng)輻射強(qiáng)度、光譜分布或慢射輻射的方向性分布的依據(jù)。集熱平面攔截輻射 在任何時(shí)刻，地球上任一特定方位上的一個(gè)平面與投射的太陽(yáng)直射輻射之間的幾何關(guān)系，即太陽(yáng)相對(duì)于該平面的位置。s法線直射輻射法線直射輻射水平面赤道太陽(yáng)投射角緯度集熱平面攔截輻射NorthEastZWestYXInOzA太陽(yáng)太陽(yáng)方位角表面方位角投射角天頂角太陽(yáng)高度角表面傾角太陽(yáng)的位置 太陽(yáng)

4、直射輻射的投射角(theta)，即直射輻射與平面法線間的夾角。cossinsincossincos sin coscoscos cos coscossin sin cos coscossin sinsinsssss緯度(phi)（北為正），赤緯(delta)，即正午時(shí)的太陽(yáng)光與赤道平面間的夾角（北為正）表面的方位角(gamma)，也就是表面的法線與當(dāng)?shù)刈游缇€間的偏角，法線朝正南為0，偏東為正。子午線也叫經(jīng)線,是在地面上連接兩極的線,表示南北方向。太陽(yáng)方位角時(shí)角(omega)，太陽(yáng)在正午時(shí)為0，每走經(jīng)度15為1小時(shí)，上午為正，下午為負(fù)。 太陽(yáng)高度角(alpha)，太陽(yáng)直射輻射與水平面之間的夾角

5、太陽(yáng)方位角(gamma)sinsin sincos coscoscossinsincos太陽(yáng)時(shí) 在所有太陽(yáng)角度計(jì)算公式中所指的時(shí)間都是太陽(yáng)時(shí)，他與當(dāng)?shù)貢r(shí)鐘所指的時(shí)間是不一致的。因此有必要將標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間做兩項(xiàng)修正化為太陽(yáng)時(shí)。第一項(xiàng)是當(dāng)?shù)氐慕?jīng)度與當(dāng)?shù)貥?biāo)準(zhǔn)時(shí)間所對(duì)應(yīng)的子午線間的經(jīng)度差的常數(shù)修正。第二項(xiàng)是考慮由于地球軌道的各種攝動(dòng)和轉(zhuǎn)速對(duì)太陽(yáng)經(jīng)過(guò)觀察者所在的子午線的時(shí)間的影響，這叫做時(shí)差修正。太陽(yáng)時(shí) 4(-)stlocsolartimetimeELL9.87sin27.53cos1.5sin36081364EBBBnBE時(shí)差，分鐘，Lst當(dāng)?shù)貢r(shí)區(qū)的標(biāo)準(zhǔn)子午線Lcol當(dāng)?shù)亟?jīng)度合肥地區(qū)經(jīng)度為L(zhǎng)col，Lst=

6、120熱水器Z熱水器數(shù)學(xué)模型 輻射模型 直射 全輻射2,1 cos1 coscos/22t ab nid ht hIIIIW mb,ab,niI=Icos熱水器 吸熱板攔截的輻射透明蓋板與集熱面之間的輻射換熱 集熱面和透明蓋板的表面為灰色漫射表面44,111p gpgradpLgLATTQ 玻璃蓋板為灰色表面，處在黑體環(huán)境中 玻璃與天空之間的輻射44radgLggskyQATT換熱器 通過(guò)換熱器將集熱器獲得的太陽(yáng)能輻射熱轉(zhuǎn)化為傳熱介質(zhì)的內(nèi)能。WBDi水平管換熱 對(duì)流換熱1/51/34.360.048PrRe100Re20003003000004Pr9NuRaGr集熱板與蓋板之間的換熱*1/33

7、51708 sin1.81.61708cos1 1.44 111coscos58300 ,15 ,30 ,45 ,60 ,751010*RaNuRaRaRabracket 有效的熱能,1/1/1/1/1/uLf xaLLbwif xqWFHUTTUFWUBWB FCCDh 熱損tbottomedgeLpaQQQUA TT 熱水器獲得的熱量2,/sunsetb ab asunriseHIdtJ m2,/sunsett at asunriseHI dtJ m熱效率 太陽(yáng)能集熱器熱效率由Hottel-Whillier式表示2pfoiuiaiaRRLRL/TnTTTTmC (T -T )Q(T-T )

8、(T -T )=F-F UF UAIAIII&2012TTTT=a -a-aII 上式中的溫差，有三種計(jì)算方式，（1）真空管集熱器流體進(jìn)口溫度與環(huán)境溫度之差；（2）真空管集熱器內(nèi)流體平均口溫度與環(huán)境溫度之差；（3）真空管集熱器流體出口溫度與環(huán)境溫度之差。TRNSYS模擬系統(tǒng)Solar water heater集熱器系統(tǒng)控制系統(tǒng)供水系統(tǒng)輸出系統(tǒng)評(píng)估系統(tǒng)集熱器系統(tǒng)TYPE73-2TYPE60c-2TYPE3b-2TYPE89e平板集熱器參數(shù) 朝向 面積 效率控制系統(tǒng)TYPE73-2TYPE60c-2TYPE3b-2TYPE89eTYPE2a供水系統(tǒng) 客戶用水計(jì)劃024681012141618202

9、224-0.10-0.050.000.050.100.150.20 flowrate kg/hrtime供水系統(tǒng)TYPE73-2TYPE60c-2TYPE3b-2TYPE89eTYPE2aTYPE11fTYPE11hTYPE14b-2顯示系統(tǒng)TYPE73-2TYPE60c-2TYPE3b-2TYPE89eTYPE2aTYPE11fTYPE11hTYPE14b-2TYPE65-2TYPE65評(píng)估系統(tǒng)TYPE73-2TYPE60c-2TYPE3b-2TYPE89eTYPE2aTYPE11fTYPE11hTYPE14b-2TYPE65-2TYPE65TYPE24TYPE25aTYPE29bTYPE24-2Solar water heater 構(gòu)件參數(shù)數(shù)據(jù)傳遞氣象數(shù)據(jù)輸出文件數(shù)據(jù)傳遞TYPE73-2TYPE60c-2TYPE3b-2TYPE89eTYPE11fTYPE11hTYPE14b-2TYPE65-2TYPE65TYPE24TYPE25aTYPE16gTYPE2b運(yùn)行調(diào)試list文件修改參數(shù)運(yùn)行結(jié)果修改顯示結(jié)果調(diào)整結(jié)果調(diào)整結(jié)果結(jié)果結(jié)果結(jié)果結(jié)果文件人有了知識(shí)，就會(huì)具備各種分析能力，明辨是非的能力。