步进式太阳能真空管集热系统升温性能的研究

发布时间：2021-07-26 11:51

　　与平板太阳能集热器相比,真空管太阳能集热器由于有真空夹层的存在,其热损失极小。相对于以水作为传热工质的集热器,空气集热器不存在冻坏、结垢、腐蚀等问题。但是目前研究焦点多关注于并联型真空管空气集热器,对串联型真空管集热器研究甚少,尤其是关于步进式集热温度和内部阻力更是鲜有报道。与并联型真空管空气集热器相比,步进式真空管太阳能空气集热器能够把空气加热到更高的温度,提高太阳能利用效率,拥有更广阔的应用前景。本文以步进式全玻璃真空管太阳能空气集热器为研究对象,设计并搭建内插式真空管太阳能空气集热器实验平台,对集热器的流动阻力损失、步进式升温规律、集热效率等进行了测量,并对该集热器应用于苦卤蒸发领域进行了实验研究。基于有限体积法,建立集热器内空气流动和传热的三维非稳态数学模型对集热器内部流场、温度场、压力场等进行了研究。采用流-固耦合方法,对比分析不同空气流量下集热器的步进式升温规律,并建立集热器的阻力计算模型,对集热器阻力特性进行分析,结合数值模拟得到的压力场对该空气集热器进行结构优化,确定最佳内插管尺寸。结果表明：空气进入集流管内筒后,大部分直接流入内插管,但还有一部分在内筒端部形成涡流；从... 

【文章来源】：东北大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：98 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 前言
    1.2 太阳能集热器
        1.2.1 平板太阳能集热器
        1.2.2 真空管太阳能集热器
    1.3 太阳能空气集热器
    1.4 太阳能集热器测试方法简述
    1.5 本文研究意义及研究内容
第2章 集热管热平衡及流动阻力损失理论知识
    2.1 太阳能真空集热管热平衡
        2.1.1 真空管热平衡
        2.1.2 照射到真空集热管的太阳能辐射量
        2.1.3 真空集热管向外界的散热量
    2.2 流动阻力损失计算
        2.2.1 沿程摩擦阻力损失
        2.2.2 局部阻力损失
第3章 步进式真空管太阳能空气集热器实验研究
    3.1 太阳能空气集热器基本结构
    3.2 实验平台及装置参数
    3.3 集热器步进式升温实验
    3.4 集热器热效率实验
    3.5 集热器流动阻力损失实验
    3.6 强制蒸发苦卤实验
    3.7 本章小结
第4章 步进式真空管太阳能空气集热器数值分析及结构优化
    4.1 引言
    4.2 研究内容及目的
    4.3 物理模型和网格
    4.4 数学模型
        4.4.1 基本假设
        4.4.2 流动数学模型
        4.4.3 传热数学模型
        4.4.4 边界条件
        4.4.5 求解方法
    4.5 结果与分析
        4.5.1 模型验证
        4.5.2 插管尺寸结构优化
        4.5.3 集热器内部流场及温度场模拟预测
    4.6 本章小结
第5章 公路隧道射流通风设计的模拟研究
    5.1 前言
    5.2 研究内容及目的
    5.3 物理模型和网格
    5.4 数学模型及边界条件
        5.4.1 基本假设
        5.4.2 数学模型
        5.4.3 边界条件
        5.4.4 求解步骤
    5.5 结果与分析
        5.5.1 隧道内空气的流动情况
        5.5.2 风机折损系数
    5.6 本章小结
第6章 结论
参考文献
致谢
附录
    A 作者在攻读学位期间发表的学术论文
    B 作者在攻读学位期间参加的学术活动


【参考文献】：
期刊论文
[1]太阳能集热器容水量对热系统性能影响的研究[J]. 高岩,陈艳红,范蕊,张昕宇,安玉娇.  太阳能学报. 2012(03)
[2]A Mechanical and Experimental Study on the Heat Loss of Solar Evacuated Tube[J]. 赵惠忠,刘震炎,张敏,黄晨,王丽慧,邹志军.  Journal of Shanghai Jiaotong University（Science）. 2009(01)
[3]渗透型太阳能空气集热器集热效率研究[J]. 王崇杰,管振忠,薛一冰,王德林.  太阳能学报. 2008(01)
[4]带有平面反射板的全玻璃真空集热管表面能流分析[J]. 王志峰,杨军.  太阳能学报. 2005(02)
[5]热管在太阳能热利用技术中的应用[J]. 文玉良,浦绍选,唐润生.  可再生能源. 2005(02)
[6]带透明蜂窝的太阳空气加热器的实验研究（Ⅰ）——不同结构空气加热器的性能比较[J]. 叶宏,葛新石,庄双勇,程晓舫,王军,许勤堂,奚益民.  太阳能学报. 2003(01)
[7]一种高效平板太阳能集热器试验研究[J]. 李戬洪,江晴.  太阳能学报. 2001(02)
[8]全玻璃真空管太阳能空气集热器热性能试验方法研究[J]. 王志峰.  太阳能学报. 2001(02)
[9]全玻璃真空太阳集热管光-热性能[J]. 殷志强,唐轩.  太阳能学报. 2001(01)
[10]全玻璃真空管空气集热器管内流动与换热的数值模拟[J]. 王志峰,Sun Hongwei.  太阳能学报. 2001(01)

硕士论文
[1]内插管式全玻璃真空管空气集热器性能研究[D]. 王佩明.太原理工大学 2004



本文编号：3303513