自然循环槽式太阳能中高温集热系统中流动传热特性及强化传热机理研究
发布时间：2020-12-24 08:51
光热太阳能技术在解决全球清洁能源生产问题上具有重要的战略意义。然而,成本和经济性问题是当前光热太阳能技术发展面临的主要瓶颈,因此,提高系统效率降低成本是光热太阳能技术发展的必然趋势。自然循环集热系统以利用气-液重力压差为动力实现循环换热为最大特点,为槽式太阳能集热系统的安全、稳定、高效运行提供了新的选择。此外,纳米流体作为一种新型的强化传热工质,其强化传热机理及其在工业换热系统中的应用研究一直是强化传热领域的热点。本论文课题研究以“节能环保”和“新能源”两大战略新兴领域为导向,以自然循环槽式太阳能集热系统为对象,以非能动自然循环集热（换热）系统中流动沸腾传热特性以及过程中的强化传热机理为主要研究内容。论文首先对自然循环槽式太阳能中高温集热系统的结构特点进行了优化分析,并对本课题提出和首次建立的50kW自然循环槽式太阳能中高温集热系统的关键性能参数（集热效率、散热损失、热阻特性以及运行最低辐照条件）进行了实验分析。得到50kW自然循环集热槽式太阳能集热系统的集热效率为0.3852,通过工业保温后可达0.439～0.458；集热管热效率为0.662～0.792；热阻于加热功率之间的关系为R...
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：183 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
主要符号表
目录
第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.1.1 全球能源现状及发展背景
1.1.2 光热太阳能技术及发展现状
1.1.3 分布式太阳能供热系统
1.2 国内外研究现状及进展
1.2.1 自然循环太阳能集热系统研究现状
1.2.2 自然循环集热（换热）系统流动传热特性研究现状
1.2.3 纳米流体强化传热机理研究现状
1.3 本文的研究的主要内容
第二章 50kW自然循环槽式太阳能中高温集热系统结构优化及传热性能分析
2.1 自然循环槽式太阳能中高温集热系统的主要结构特点及优化
2.1.1 聚光加热段
2.1.2 保温绝热段
2.1.3 冷凝蓄热段
2.1.4 分布式自然循环槽式太阳能联供系统
2.2 50kW自然循环槽式太阳能集热系统传热性能分析
2.2.1 聚光集热场的聚光效率
2.2.2 自然循环集热系统集热管散热损失
2.2.3 50kW自然循环中高温集热系统效率及管路散热损失
2.3 50kW自然循环槽式太阳能中高温集热系统热管总热阻
2.4 50kW自然循环槽式太阳能中高温集热系统运行的最低辐照条件
2.5 本章小结
第三章 自然循环槽式太阳能中高温集热系统室内实验系统
3.1 自然循环槽式太阳能集热系统设计计算理论基础
3.1.1 自然循环槽式太阳能集热系统沸腾段传热特性分析理论
3.1.2 自然循环槽式太阳能集热系统流动阻力计算分析方法
3.2 自然循环槽式太阳能中高温自然循环集热系统室内实验系统
3.3 实验系统主要实验参数及误差分析
3.4 室内实验系统加热功率与室外系统辐照强度之间的关系
3.5 本章小结
第四章 自然循环槽式太阳能中高温集热系统流动传热特性
4.1 自然循环槽式太阳能中高温集热系统流动传热循环特征
4.1.1 自然循环槽式太阳能中高温集热系统流动传热循环过程
4.1.2 室内自然循环集热系统性能的可靠性
4.1.3 自然循环槽式太阳能集热系统集热管内流动沸腾传热特性
4.1.4 自然循环集热系统热管热阻及散热损失分析
4.2 自然循环槽式太阳能集热系统流动传热不稳定性特征
4.2.1 逆流流动特征
4.2.2 双向并行流动特征
4.2.3 三种流型特征比较
4.3 本章小结
第五章 不同因素对自然循环槽式太阳能中高温集热系统流动传热特性的影响
5.1 加热功率对自然循环槽式太阳能集热系统流动传热特性的影响
5.1.1 对自然循环集热系统逆流特征的影响
5.1.2 加热功率对热效率影响
5.1.3 加热功率对传热特性的影响
5.1.4 自然循环集热系统加热功率和热管热阻之间的关系
5.2 充液率对自然循环集热系统流动传热特性的影响
5.2.1 充液率对自然循环集热系统流动特征的影响
5.2.2 充液率对自然循环传热特性的影响
5.2.3 自然循环集热系统的最低极限充液率
5.3 加热方式条件对自然循环集热系统流动传热特性的影响
5.3.1 加热方式对自然循环集热系统流动特征和等温性的影响
5.3.2 加热方式对自然循环集热系统集热管传热特性的影响
5.4 本章小结
第六章 石墨烯纳米流体沸腾强化传热调控机理及其在自然循环中集热系统中的应用
6.1 水基氧化石墨烯（GONs）纳米流体沸腾强化传热特性及其调控机理
6.1.1 水基氧化石墨烯（GONs）纳米流体及其稳定性
6.1.2 瞬态淬火实验台及实验过程
6.1.3 石墨烯纳米流体沸腾强化传热特性
6.1.4 纳米颗粒及其沉积表面对沸腾强化传热特性的影响
6.2 以氧化石墨烯纳米流体为工质的自然循环集热系统传热特性
6.3 本章小结
第七章 全文总结及展望
7.1 全文主要内容及创新点
7.2 本文的不足与展望
参考文献
附件
作者简介
【参考文献】：
期刊论文
[1]自然循环槽式太阳能中高温集热系统实验研究[J]. 陈欢,王红梅,俞自涛,胡亚才,张良,倪煜,樊建人. 浙江大学学报(工学版). 2012(09)
[2]太阳能中高温热利用技术及其经济性分析[J]. 王红梅,俞自涛,胡亚才,张良,倪煜,樊建人. 能源工程. 2012(03)
[3]碳纳米管悬浮液在重力热管中的沸腾特性[J]. 薛怀生,樊建人,胡亚才,洪荣华. 化工学报. 2006(11)
博士论文
[1]以纳米流体为工质的自然循环太阳能集热系统研究[D]. 倪煜.浙江大学 2011
硕士论文
[1]自然循环太阳能蒸汽发生系统传热特性实验研究[D]. 陈欢.浙江大学 2013
[2]纳米流体在分离型热管槽式太阳能集热系统中对流传热特性研究[D]. 王红梅.浙江大学 2012
[3]同轴套管式回路型重力热管太阳能锅炉设计及系统传热特性研究[D]. 王武军.浙江大学 2010
[4]回路型重力热管太阳能蒸汽发生系统的设计及理论分析[D]. 彭耀锋.浙江大学 2007
本文编号：2935357
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：183 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
主要符号表
目录
第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.1.1 全球能源现状及发展背景
1.1.2 光热太阳能技术及发展现状
1.1.3 分布式太阳能供热系统
1.2 国内外研究现状及进展
1.2.1 自然循环太阳能集热系统研究现状
1.2.2 自然循环集热（换热）系统流动传热特性研究现状
1.2.3 纳米流体强化传热机理研究现状
1.3 本文的研究的主要内容
第二章 50kW自然循环槽式太阳能中高温集热系统结构优化及传热性能分析
2.1 自然循环槽式太阳能中高温集热系统的主要结构特点及优化
2.1.1 聚光加热段
2.1.2 保温绝热段
2.1.3 冷凝蓄热段
2.1.4 分布式自然循环槽式太阳能联供系统
2.2 50kW自然循环槽式太阳能集热系统传热性能分析
2.2.1 聚光集热场的聚光效率
2.2.2 自然循环集热系统集热管散热损失
2.2.3 50kW自然循环中高温集热系统效率及管路散热损失
2.3 50kW自然循环槽式太阳能中高温集热系统热管总热阻
2.4 50kW自然循环槽式太阳能中高温集热系统运行的最低辐照条件
2.5 本章小结
第三章 自然循环槽式太阳能中高温集热系统室内实验系统
3.1 自然循环槽式太阳能集热系统设计计算理论基础
3.1.1 自然循环槽式太阳能集热系统沸腾段传热特性分析理论
3.1.2 自然循环槽式太阳能集热系统流动阻力计算分析方法
3.2 自然循环槽式太阳能中高温自然循环集热系统室内实验系统
3.3 实验系统主要实验参数及误差分析
3.4 室内实验系统加热功率与室外系统辐照强度之间的关系
3.5 本章小结
第四章 自然循环槽式太阳能中高温集热系统流动传热特性
4.1 自然循环槽式太阳能中高温集热系统流动传热循环特征
4.1.1 自然循环槽式太阳能中高温集热系统流动传热循环过程
4.1.2 室内自然循环集热系统性能的可靠性
4.1.3 自然循环槽式太阳能集热系统集热管内流动沸腾传热特性
4.1.4 自然循环集热系统热管热阻及散热损失分析
4.2 自然循环槽式太阳能集热系统流动传热不稳定性特征
4.2.1 逆流流动特征
4.2.2 双向并行流动特征
4.2.3 三种流型特征比较
4.3 本章小结
第五章 不同因素对自然循环槽式太阳能中高温集热系统流动传热特性的影响
5.1 加热功率对自然循环槽式太阳能集热系统流动传热特性的影响
5.1.1 对自然循环集热系统逆流特征的影响
5.1.2 加热功率对热效率影响
5.1.3 加热功率对传热特性的影响
5.1.4 自然循环集热系统加热功率和热管热阻之间的关系
5.2 充液率对自然循环集热系统流动传热特性的影响
5.2.1 充液率对自然循环集热系统流动特征的影响
5.2.2 充液率对自然循环传热特性的影响
5.2.3 自然循环集热系统的最低极限充液率
5.3 加热方式条件对自然循环集热系统流动传热特性的影响
5.3.1 加热方式对自然循环集热系统流动特征和等温性的影响
5.3.2 加热方式对自然循环集热系统集热管传热特性的影响
5.4 本章小结
第六章 石墨烯纳米流体沸腾强化传热调控机理及其在自然循环中集热系统中的应用
6.1 水基氧化石墨烯（GONs）纳米流体沸腾强化传热特性及其调控机理
6.1.1 水基氧化石墨烯（GONs）纳米流体及其稳定性
6.1.2 瞬态淬火实验台及实验过程
6.1.3 石墨烯纳米流体沸腾强化传热特性
6.1.4 纳米颗粒及其沉积表面对沸腾强化传热特性的影响
6.2 以氧化石墨烯纳米流体为工质的自然循环集热系统传热特性
6.3 本章小结
第七章 全文总结及展望
7.1 全文主要内容及创新点
7.2 本文的不足与展望
参考文献
附件
作者简介
【参考文献】：
期刊论文
[1]自然循环槽式太阳能中高温集热系统实验研究[J]. 陈欢,王红梅,俞自涛,胡亚才,张良,倪煜,樊建人. 浙江大学学报(工学版). 2012(09)
[2]太阳能中高温热利用技术及其经济性分析[J]. 王红梅,俞自涛,胡亚才,张良,倪煜,樊建人. 能源工程. 2012(03)
[3]碳纳米管悬浮液在重力热管中的沸腾特性[J]. 薛怀生,樊建人,胡亚才,洪荣华. 化工学报. 2006(11)
博士论文
[1]以纳米流体为工质的自然循环太阳能集热系统研究[D]. 倪煜.浙江大学 2011
硕士论文
[1]自然循环太阳能蒸汽发生系统传热特性实验研究[D]. 陈欢.浙江大学 2013
[2]纳米流体在分离型热管槽式太阳能集热系统中对流传热特性研究[D]. 王红梅.浙江大学 2012
[3]同轴套管式回路型重力热管太阳能锅炉设计及系统传热特性研究[D]. 王武军.浙江大学 2010
[4]回路型重力热管太阳能蒸汽发生系统的设计及理论分析[D]. 彭耀锋.浙江大学 2007
本文编号：2935357
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