CPC热管式真空管集热器传热模型的分析

发布时间：2017-05-05 22:06

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【摘要】： 本论文对CPC型热管式真空管集热器进行了理论研究，得出了复合抛物面的系统方程，构建了复合抛物面对太阳辐射的吸收模型和热管式真空管的传热模型，并通过计算分析得出了CPC型热管式真空管集热器瞬时集热效率与流体温差的变化关系。 文章首先简要介绍了目前我国的能源状况，我国太阳能开发利用的优势，，以及太阳能的热利用状况，在此基础上提出了本文的研究课题。CPC型热管式真空管集热器将复合抛物面和热管式真空管技术相结合，作为创新点，本文采用的热管式真空管中的热管为分离式热管。第二个创新点是将太阳能选择性吸收涂层涂在热管外表面和肋片表面，不同于以前涂在真空管内管表面。 其次，根据杭州市的地理位置计算得出了杭州市的太阳辐照强度，可以看出杭州一年中7月份的太阳辐射最强，每小时太阳辐照强度的月平均值达到了819.63W／m~2，平均每天日照时间最长为13.95h。然后根据CPC型热管式真空管集热器复合抛物面的结构、安装位置和传热学基本原理，建立了CPC复合抛物面的系统方程以及对太阳辐射的吸收模型，最后计算出了7月份到达CPC型热管式真空管集热器接收器上的太阳辐射量。 最后，应用传热学基本原理，构建了CPC型热管式真空管集热器中热管式真空管的传热模型。热管式真空管的内、外管之间是真空状态，所以对流和导热可以忽略不计。但是真空管内管与热管都存在着对流换热和热辐射。本文分析了CPC热管式真空管集热器的传热模型，并对CPC热管式真空管集热器进行了光学分析和传热学分析，最终得出了集热器的效率公式以及集热器瞬时集热效率与流体温差的变化关系。由于真空管内部采用分离式热管后，管内强制对流沸腾，过程很复杂，通常采用试验数据拟合的方法给出对应沸腾换热系数的关系式。 计算结果表明根据CPC型热管式真空管集热器充分发挥了聚焦后能量密度提高的优势，适合在类似杭州这种江南典型气候地区使用，这种集热器在今后的发展中将有很大的潜力。
【关键词】：太阳辐照强度 复合抛物面 热管式真空管 分离式热管 吸收模型 传热模型
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：TK124
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-7
• 第一章 绪论7-20
• 1.1 引言7-9
• 1.2 我国的太阳能热利用状况9-13
• 1.3 太阳能集热器13-18
• 1.3.1 非聚光类太阳能集热器13-16
• 1.3.2 聚光类太阳能集热器16-18
• 1.4 本文的主要研究内容18-20
• 第二章 复合抛物面聚光器(CPC)型热管式真空管集热器20-35
• 2.1 复合抛物面聚光器20-29
• 2.1.1 复合抛物面聚光器的发展简史21-22
• 2.1.2 复合抛物面聚光器的原理22-25
• 2.1.3 复合抛物面聚光器的截取比25-29
• 2.2 热管式真空管29-32
• 2.2.1 分离式热管29-30
• 2.2.2 太阳能选择性吸收涂层30-32
• 2.3 CPC复合抛物面聚光器型热管式真空管集热器32-33
• 2.4 本章小结33-35
• 第三章 CPC热管式真空管集热器中复合抛物面的吸热模型35-44
• 3.1 杭州市太阳总辐射量的计算35-37
• 3.2 复合抛物面的系统方程37-38
• 3.3 复合抛物面(CPC)对太阳辐射能的吸收38-40
• 3.4 计算结果及分析40-42
• 3.5 本章小结42-44
• 第四章 CPC热管式真空管集热器中热管式真空管的传热模型44-54
• 4.1 CPC热管式真空管集热器传热模型分析44-45
• 4.2 CPC热管式真空管集热器的传热计算45-49
• 4.2.1 CPC热管式真空管集热器的光学效率45
• 4.2.2 真空管热损失系数的计算45-46
• 4.2.3 热管传热热阻的计算46-48
• 4.2.4 集热器效率的计算48-49
• 4.3 真空管热管内的沸腾换热49-50
• 4.4 计算结果及分析50-53
• 4.5 本章小结53-54
• 第五章 全文总结54-56
• 参考文献56-61
• 致谢61

【引证文献】

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3 陈秀娟;刘振华;;开放式热管中温太阳能空气集热装置的试验研究[J];热科学与技术;2012年03期

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本文编号：347142