新型热管平板太阳能集热器及其数值研究

【摘要】：目前，可再生能源受到了越来越多的关注和研究应用。太阳能作为可再生能源之一，具有比其它可再生能源更为巨大的优势，已经形成了广阔的持续的学术研究热点前景和广阔的市场应用前景。本文介绍了太阳能热利用的重要性、太阳能集热器的种类以及它们特点。重点综述了热管平板太阳能集热器的优势以及研究进展。在此基础上，本文设计了一款新型的热管集热片作为平板太阳能集热器的集热元件，对这种新型热管平板太阳能集热器进行了数值模拟研究。具体说来，主要包括以下四个方面工作： 1.设计了一款新型的热管集热片。根据热管平板太阳能集热器的特点和要求设计一款新型结构的热管集热片，集热片上表面为波纹型，下表面为平板型，中间开有热管结构。宽度为95mm，长度1000mm，高度为5mm。并且通过理论计算验算设计了热管集热片壁厚以及各种传热极限，使之符合热管平板太阳能集热器的要求。 2.对本文设计的新型热管平板太阳能集热器进行了三维的数值模拟。利用Fluent软件分析了集热器放置倾斜角、循环水进口质量流量以及空气夹层间距三个因素对集热器效率的影响。在广州地区，4到9月份太阳能集热器的最佳倾斜角为10°，其余月份最佳倾斜角30°到35°。最佳进口水质量流量为0.15Kg/s，最佳空气夹层间距为20mm。 3.通过分析了热管集热片平板太阳能集热器的能量平衡，从而得到了在太阳能集热器结构上改进的两种途径。改进换热器和空气夹层，提高太阳能集热器的集热性能。在原本设计的换热器基础上，将换热器改成内螺纹结构的换热器。最佳质量流量为0.1Kg/s，随着螺距的增大，集热效率不断下降。内螺纹高度的增加，集热效率不断上升。相对于光滑管换热器的太阳能集热器，具有内螺纹管换热器的热管平板太阳能集热器的最大瞬时效率提高了3.37%，总热损系数降低了23.26%。 4.对于空气夹层的改进，本文研究真空状态下的夹层对太阳能集热器的影响。研究表明循环水最佳进口质量流量为0.1Kg/s。真空夹层间距对太阳能集热器的集热效率影响不大。相对于空气夹层太阳能集热器，真空夹层太阳能集热器的最大瞬时效率提高了2.70%，总热损系数降低了64.96%。 【关键词】：热管集热片 平板太阳能集热器 集热效率
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TK513.1
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 绪论11-21
• 1.1 研究背景与意义11-12
• 1.2 太阳能集热器种类12-15
• 1.2.1 平板式太阳能集热器13-14
• 1.2.2 真空管式太阳能集热器14-15
• 1.3 热管平板太阳能集热器15-20
• 1.3.1 热管15-16
• 1.3.2 热管平板太阳能集热器的介绍16-17
• 1.3.3 热管平板太阳能集热器国内外研究进展17-20
• 1.4 本文的研究内容20
• 1.5 本章小结20-21
• 第二章 新型热管集热片的设计21-35
• 2.1 引言21
• 2.2 新型热管集热片的设计要求21-22
• 2.3 新型热管集热片几何结构22-23
• 2.4 管材与工质选择23-26
• 2.4.1 热管管材的选择23-24
• 2.4.2 热管工质的选择24-26
• 2.5 壁厚校核26-27
• 2.6 传热极限校核27-34
• 2.6.1 声速传热极限28-30
• 2.6.2 沸腾传热极限30-31
• 2.6.3 携带传热极限31-32
• 2.6.4 干涸传热极限32-34
• 2.7 本章小结34-35
• 第三章 热管集热片平板太阳能集热器数值模拟35-54
• 3.1 引言35-36
• 3.2 物理模型36-37
• 3.3 数学模型37-42
• 3.3.1 数学模型选择37-41
• 3.3.2 边界条件41-42
• 3.3.3 数值方法42
• 3.4 模型验证42-43
• 3.5 计算结果与讨论43-52
• 3.5.1 倾斜角的影响43-46
• 3.5.2 冷却水进口质量流量的影响46-48
• 3.5.3 空气夹层间距的影响48-51
• 3.5.4 瞬时效率曲线51-52
• 3.6 本章小结52-54
• 第四章 改进热管集热片平板太阳能集热器的途径54-76
• 4.1 引言54
• 4.2 热平衡分析54-59
• 4.3 改进换热器的结构59-69
• 4.3.1 内螺纹管换热器设计59-60
• 4.3.2 质量流量60-63
• 4.3.3 内螺纹管螺距63-66
• 4.3.4 内螺纹管螺纹高度66-67
• 4.3.5 瞬时效率曲线67-69
• 4.4 改进空气夹层69-74
• 4.4.1 质量流量69-71
• 4.4.2 真空夹层间距71-72
• 4.4.3 瞬时效率曲线72-74
• 4.5 本章小结74-76
• 第五章 总结和展望76-78
• 5.1 本文工作总结76-77
• 5.2 工作展望77-78
• 参考文献78-84
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果84-85
• 致谢85-86
• 附件86

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

立面阳台式太阳能热水器的性能特性    李明;郑土逢;季旭;魏生贤;

阳台壁挂式太阳能集热器件遮挡因子的研究    魏生贤;李明;季旭;余琼粉;龙星;

基于微热管阵列的平板太阳能热水器的性能试验    邓月超;全贞花;赵耀华;王林成;叶三宝;

重力热管平板集热器中的热管工质的选择——重力热管太阳能平板集热器之一    王恒月;杨鹤峰;邢丙丙;王育琳;

全玻璃真空管太阳能空气集热器热性能试验方法研究    王志峰

热管式真空管集热器的热性能研究    何梓年，蒋富林，葛洪川，李炜

我国太阳热水器发展探讨    殷志强,沈长治,周小雯

抗冻太阳热水器    陶桢

真空管式太阳能集热器研究最新进展    李建昌;侯雪艳;王紫瑄;吴隽稚;巴德纯;

热管技术在鞍钢彩涂线低温尾气余热回收中的应用    高军;刘淇滨;白世宏;

热管技术解决CPU散热的新方案    张俊霞

热棒技术加强高原冻土区路基热稳定性的应用研究    潘卫东,赵肃菖,徐伟泽,余绍水,马卫东

热管式CPU散热器总传热能力的研究    殷际英

排式热管群构造CPU散热器的仿真分析    李德胜;韩爱龙;李翔;

热管换热器在通风换气中的应用研究    赵耀华;杨开篇;刁彦华;刘建荣;于雯静;

太阳能喷射制冷系统性能改善的方法分析    李自强,沈胜强,张博

热管省煤器在75t/h循环流化床锅炉中的应用    焦保才;

地热能自平衡加热采油过程数值模拟    王义春,张建军,王瑞君,石惠宁,丁建东

表面热功能结构制造领域的发展及关键技术    汤勇;潘敏强;汤兴贤;

基于热管技术提高制冷空调系统性能    何安良;

蒸发腔冷板的应用    徐伟杰;

惯性器件测试台温控均匀性设计    孟慧丽;

弯曲热管传热性能的试验研究    徐红艳;李忠;沈同俊;谢荣建;

石蜡相变材料强化传热技术研究    于树轩;章学来;施敏敏;

太阳能——地源热泵联合供暖运行模式的研究    孙祯;陈威;杨瑞;

两种太阳能热水器的投资偿还年限及经济性对比    肖荪;杨洪海;

高效传热介质热管的传热性能研究    岳丹婷;李青;汤勇;谭志诚;

大功率LED散热热管实验以及改进方案    王华;吴潋;

热管传热原理及其在防爆设备中的应用    何风有;谭国俊;郑利峰;于励民;陶建平;

重力热管传热过程的数学模型及液氮温区重力热管的实验研究    焦波

振荡流热管换热器换热性能及其在干燥系统中的应用研究    柴本银

蒸发薄液膜及新型微槽平板热管传热性能的研究    寇志海

环路热管多孔结构的毛细抽吸性能及其制备与优化    李金旺

钛表面冷凝特性研究及通用冷凝传热模型建立    齐宝金

扁平热管微孔槽烧结复合吸液芯成形及传热性能研究    蒋乐伦

纳米流体扩容型脉动热管的传热研究    曹滨斌

SCPC集热器及其太阳能热泵热水系统研究    穆振英

两相闭式热虹吸管传热机理及其换热机组工作特性的研究    周峰

热虹吸管热回收装置传热特性及应用研究    刘挺

CPU热柱散热器的实验研究及流场和温度场的数值模拟    李艳红

磨粉机冷却式磨辊的设计及研制    李东梁

应用于空调的重力型分离式热管换热器的设计和实验研究    姚远

平板太阳能集热器抗冻方法研究    李芷昕

太阳能热水蓄热采暖系统优化设计研究    王选

空调用脉动热管冷热回收装置的试验研究    林天轮

用于芯片散热的蒸发冷却技术    孙潇

电站锅炉降低排烟温度与防止低温腐蚀研究    刘星

航空内燃发动机热管换热器的应用研究    蔡贺

板式脉动热管用于LED散热研究    邓阿强

平板蒸汽腔与微热管阵列组合式传热装置    王宏燕;郝丽敏;赵耀华;刁彦华;

太阳能中高温光谱选择性涂层的研究进展和应用    廖伟初;柯秀芳;

国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006—2020年)    

平板微热管阵列及其传热特性    赵耀华;王宏燕;刁彦华;王欣悦;邓月超;

非真空高温太阳光谱选择性吸收涂层的研制    郝雷;王树茂;蒋利军;刘晓鹏;李华玲;李志念;

U型管集热器流场和热特性的数值模拟    安玉娇;高岩;李德英;

组合跟踪的槽式聚焦集热器太阳辐照量的研究    周希正;李明;魏生贤;王六玲;

阳台壁挂式太阳能:推进太阳能与建筑节能的结合    申文明;

太阳能平板集热器件纵横比与板间距优化    魏生贤;李明;季旭;林文贤;郑土逢;李国良;罗熙;

立面阳台式太阳能热水器的性能特性    李明;郑土逢;季旭;魏生贤;

热管失效的试验测定    马良义,邵益珠

热管在机械加工和机械设备中的应用    朱丹平,朱顺武

热管技术在空调中的应用    张智坚 ,顾中平 ,李卫华 ,高日新

热管技术及其在热能工程中的应用    何天荣

热管技术在动力工程中的应用    罗林,陈如冰,姚寿广

试论热管设计时应注意的问题    刘清欣;

新型热管技术开发及应用    陈彦泽,丁信伟,喻建良,周一卉

热管技术研究    吴宝宗

热管技术的应用与发展    纪绍斌,李生生

热管技术在发电厂冷却系统中的应用研究    莫才颂;李权;

热管技术的原理应用与发展    马永昌;

热管技术应用于冷却塔节水的理论分析    李芳;王景刚;刘金荣;

热管技术换热系统在铝合金熔化炉上的运用    张永麟;

热管技术在工业余热回收中的应用    张艳华;刘海;仇普新;胡士化;

高效传热介质热管的传热性能研究    岳丹婷;李青;汤勇;谭志诚;

环路热管的实验研究现状    张小琳;周峰;马国远;

热管技术应用在轧钢冷床余热回收上浅谈    季明明;冯善奔;石虎珍;

热管技术应用于冷却塔节水的理论分析    李芳;王景刚;刘金荣;

平板式热管的多孔芯设计    孟勐;刘江涛;彭晓峰;

热管脱氢反应器研究与试验    赵孝保;张红;庄骏;

新一代再生热管开发成功    记者 姜小毛

无机高效热管技术强势登场    本报记者 敖娟 通讯员 张燕

热管技术为节能减排提供技术支撑    实习记者 卢丹青 张莉敏

江苏圣诺热管集团端出改制大餐　    徐少亚 王启兵

我国已掌握气控钠热管研制关键技术    刘旭红 记者 杨蕾

热管技术热在节能领域    本报记者 冯威力 特约记者 徐少亚

热管技术为航天科技“升温”    王春 实习生 李朵

美首次演示热管核裂变动力系统    记者 张巍巍

新时代散热技术剖析“热管”    铁肘

热管节能散热器    实习记者 刘桂华

轴向槽道热管传热机理分析与实验研究    杨开敏

环路热管多孔结构的毛细抽吸性能及其制备与优化    李金旺

两相热虹吸管传热特性研究    M.G.捷曼尔

自激振荡流热管被动强化传热特性研究    商福民

面向绿色切削的热管刀具散热性能研究    梁良

用于电子冷却的平板热管均热器及其传热特性研究    王晨

照明用大功率LED热管散热器的研究    鲁祥友

热管铣刀设计制备及其散热性能分析    刘志军

插入热管对沙土传热特性影响的初步研究    李俊文

热管特性的实验研究    吕卓凡

气控热管的实验研究    宋卫岗

双孔径毛细芯的研制及其在环路热管中的应用研究    李欢

环路热管烧结镍铜毛细芯的设计、合成与表征    崔可航

内螺纹重力热管强化传热特性研究    王鑫煜

热管传热性能检测系统及其检测评估方法    张烈锋

基于热管结构的多芯片大功率LED照明系统集成技术研究    李冬梅

平板式环路热管毛细芯的研制及性能表征    曲付龙

铝热管制造过程中收口、封口工艺及设备的实验研究    高黑兵