太陽(yáng)能中溫新型集熱管的傳熱特性研究.pdf

1、隨著我國(guó)的能源危機(jī)的日益嚴(yán)重，利用太陽(yáng)能中高溫?zé)崂眉夹g(shù)來提供工業(yè)中所需要的中高溫?zé)崮苁潜厝悔厔?shì)。本文分析了直通式真空集熱管的傳熱過程，建立了集熱管的一維穩(wěn)態(tài)傳熱數(shù)學(xué)模型，將模擬值與實(shí)驗(yàn)值進(jìn)行了對(duì)比，分析了存在差異的主要原因。同時(shí)，為了提高直通式真空集熱管的集熱效率、降低金屬吸熱管的周向溫度梯度、延長(zhǎng)真空集熱管的使用壽命，提出了兩種強(qiáng)化換熱手段，設(shè)計(jì)了相應(yīng)的兩種新型真空集熱管，并在自主搭建的槽式太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置上，對(duì)傳統(tǒng)真空集熱管

2、以及兩種新型真空集熱管的熱性能進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。實(shí)驗(yàn)研究主要分析了不同工況下真空集熱管的集熱效率和金屬吸熱管周向溫度梯度的變化趨勢(shì)，并以此為基礎(chǔ)對(duì)比分析了兩種強(qiáng)化換熱手段的換熱效果。為滿足實(shí)際的工業(yè)應(yīng)用，本文設(shè)計(jì)了一種槽式太陽(yáng)能中高溫蒸汽發(fā)生系統(tǒng)，同時(shí)以Sunlab、Sargent&Lundy兩種算法下的太陽(yáng)能熱發(fā)電成本為依據(jù)，提出了蒸汽能源平均成本(SLEC)的基本概念和計(jì)算公式，并分析了年輻射量和系統(tǒng)使用壽命對(duì)蒸汽能源平均成本的影響。<

3、br>　　在已驗(yàn)證數(shù)學(xué)模型準(zhǔn)確的基礎(chǔ)上，模擬實(shí)驗(yàn)工況，發(fā)現(xiàn)模擬值與實(shí)驗(yàn)值存在一定的差異，這種差異產(chǎn)生的主要原因?yàn)?首先數(shù)值模擬是假設(shè)吸熱管外壁面受熱均勻，并在某一理想工況下進(jìn)行的，而實(shí)際實(shí)驗(yàn)中吸熱管的外壁面受熱并非均勻，并且實(shí)驗(yàn)條件受外部環(huán)境的變動(dòng)而變動(dòng);同時(shí)實(shí)驗(yàn)臺(tái)在制作和搭建過程中存在一定的系統(tǒng)誤差，使得實(shí)際實(shí)驗(yàn)值小于模擬值;最后本文真空集熱管制作方法也可能是實(shí)驗(yàn)與模擬值相差較大的原因之一。
　　各個(gè)實(shí)驗(yàn)工況下，加有高通量換熱涂

4、層和繞花絲的真空集熱管的集熱效率明顯高于傳統(tǒng)真空集熱管，略高于只加有高通量換熱涂層的真空集熱管。在液相區(qū)，與傳統(tǒng)真空集熱管相比，加有高通量換熱涂層和繞花絲的真空集熱管的集熱效率提高了約26.2％，周向溫度梯度最大降低了約6.4℃;而相比之下，只加有高通量換熱涂層的真空集熱管的集熱效率提高了約18％，周向溫度梯度最大降低了約3.6℃。在氣液兩相區(qū)，與傳統(tǒng)真空集熱管相比，加有高通量換熱涂層和繞花絲的真空集熱管的集熱效率提高了約34％，周向溫

5、度梯度最大降低了約9.8℃;與傳統(tǒng)真空集熱管相比，只加有高通量換熱涂層的真空集熱管的集熱效率提高了約22.7％，周向溫度梯度最大降低了約4.8℃。在氣相區(qū)，與傳統(tǒng)真空集熱管相比，加有高通量換熱涂層和繞花絲的真空集熱管的集熱效率提高了約22％，周向溫度梯度最大降低了約22.5℃;與傳統(tǒng)真空集熱管相比，只加有高通量換熱涂層的真空集熱管的集熱效率提高了約21.65％，周向溫度梯度最大降低了約8.3℃。
　　在1000MW的供熱規(guī)模下，槽