高温真空集热管热损影响机理研究

发布时间：2017-07-17 13:13

  本文关键词：高温真空集热管热损影响机理研究

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【摘要】：高温真空集热管是槽式太阳能热发电系统的核心部件,其热转换效率直接决定热发电系统的效率。高温集热管热损和真空寿命是制约槽式太阳能热发电系统工作效率和经济成本的决定性因素,集热管的热损与其发射率、管内真空度存在直接联系。相比于国外的大量研究成果和测试数据,国内对于集热管热损和真空寿命缺乏系统性、全面性的研究。因此,有必要对集热管热损的影响机理进行研究,揭示其对集热管热性能的影响规律。本文主要研究了钢管发射率和管内真空度对集热管热损的影响规律,并进一步研究了温度和粗糙度对集热管发射率的影响情况,获得了判定集热管热性能是否良好的发射率及管内真空度的标准,最后通过对不同性能的集热管进行热循环实验,通过模拟工况下的分析,揭示了集热管真空寿命的规律。主要结论如下:(1)选择性吸收涂层的发射率为集热管热损的主要影响因素之一。在400℃下,集热管发射率每升高0.01,其热损值增大约25~30 W/m。400℃下发射率为0.08的集热管热性能较为良好,其热损值为230.3 W/m。集热管400℃下的热损值与金属管直径满足线性关系,在管内真空度为10~(-3) Pa的条件下,集热管热损与金属管直径及发射率的关系式可表述为Q_(H.L)=(0.91+3.27Da)·12.5ε_a。(2)集热管的发射率与温度和金属管粗糙度有关,温度升高导致发射率逐渐增大,其变化规律满足ε_abs=A+B* T~2的形式;金属吸热管的粗糙度升高导致集热管发射率增大,因此为保证集热管的发射率处于一个较低的水平,应保证集热管内金属吸热管的表面粗糙度尽量小,最大值应不超过Ra≤0.2μm。(3)集热管管内真空度处于10~(-3)~10-2 Pa数量级时,其真空夹层内残余气体的传热损失数值较小,可忽略。当集热管的真空度劣于10~(-1) Pa时,集热管的传热损失陡增,其400℃下的传热损失与真空度为10~(-3)Pa相比提高了约60 W/m。(4)集热管热损的理论值与实测值之间的误差可使用修正系数K=13.61·T~(-1.43)进行修正,对于管内真空度低于10~(-1)Pa的集热管,应单独计算其传热损失并计入总体热损理论值,再使用修正系数进行修正。集热管修正后的热损理论值与实测值的误差减小至10 W/m范围之内,误差百分比≤5%。(5)集热管的真空寿命与保温时间和热循环温度有关,保温时间较长使得集热管在热循环初期放气量较低,其管内真空度降低的速度较慢。同时,热循环温度越高,集热管放气速率越大,导致集热管在初始循环中真空度降低速度较快。
【关键词】：热损 发射率 真空度 真空寿命
【学位授予单位】：北京有色金属研究总院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TK513.1;TM615
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 1 绪论10-20
• 1.1 引言10-11
• 1.2 高温真空集热管简介11-14
• 1.2.1 高温真空集热管的国内外发展情况11-12
• 1.2.2 高温真空集热管的结构及工作原理12-14
• 1.3 高温真空集热管热损的关键性问题14-17
• 1.4 选题依据及意义17-18
• 1.5 研究内容18-20
• 2 实验方案20-25
• 2.1 实验材料与设备20-22
• 2.1.1 实验材料20-21
• 2.1.2 实验设备21-22
• 2.2 实验过程及步骤22-25
• 2.2.1 热损测试实验过程及步骤22-23
• 2.2.2 真空寿命测试实验过程及步骤23-25
• 3 发射率对集热管热损的影响规律25-40
• 3.1 发射率对集热管热损影响规律的理论分析25-28
• 3.2 发射率对集热管热损影响规律的实验研究28-33
• 3.3 规格参数对集热管热损的影响规律33-35
• 3.3.1 吸热管直径对热损的影响规律33-35
• 3.4 集热管发射率的影响因素35-38
• 3.4.1 温度对发射率的影响规律35-36
• 3.4.2 粗糙度对发射率的影响规律36-38
• 3.5 本章小结38-40
• 4 管内真空度对集热管热损的影响规律40-47
• 4.1 管内真空度对集热管热损影响规律的理论分析40-43
• 4.2 管内真空度对集热管热损影响规律的实验研究43-46
• 4.3 本章小结46-47
• 5 集热管真空寿命影响因素47-53
• 5.1 集热管自身放气速率研究47-48
• 5.2 集热管真空寿命探究48-51
• 5.2.1 集热管真空寿命预测48-49
• 5.2.2 热循环温度对真空寿命的影响49-51
• 5.3 本章小结51-53
• 结论53-54
• 参考文献54-58
• 攻读学位期间取得的成果58-59
• 致谢59

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 熊德华;陈炜;李宏;;太阳能光热转化选择性吸收涂层研究进展[J];科技导报;2014年09期

2 唐振;孙志新;李增耀;何雅玲;陶文铨;;槽式太阳能集热器真空夹层传热的数值模拟[J];工程热物理学报;2013年06期

3 李强;雷东强;李建斌;陶希明;陈磊;;槽式真空集热管高温除气研究[J];太阳能;2013年05期

4 孟秀清;苗建朋;吕会敏;王明霞;张学娟;;全玻璃真空集热管热损计算与分析[J];太阳能;2013年01期

5 雷东强;;高温太阳能集热管研究进展及发展趋势[J];新材料产业;2012年07期

6 郝雷;杜淼;刘晓鹏;米菁;王笑静;于庆河;;选择性吸收涂层发展现状与展望[J];新材料产业;2012年07期

7 张业强;吴玉庭;马重芳;熊亚选;;槽式太阳能真空集热管的热损失测量[J];化工学报;2011年S1期

8 龚广杰;王军;黄鑫炎;郝梦龙;张耀明;;槽式太阳能真空集热管的热损失研究[J];太阳能学报;2011年04期

9 王军;龚广杰;谢启辉;黄鑫炎;郝梦龙;;新型高温真空集热管端部热损失的实验研究与分析[J];太阳能学报;2010年11期

10 Modibo Kane Traore;熊亚选;吴玉庭;马重芳;张业强;;槽式太阳能集热管热性能评估方法[J];太阳能;2009年05期

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本文编号：553747