太阳能真空集热管热损分析与试验研究

基于热平衡法提出了一种动态热平衡热损计算方法,并进行了验证,同时分析了环境温度、进口温度、流量对真空集热管热损的影响。结果表明,热损随着环境温度的降低、进口熔盐温度的升高和熔盐质量流量的降低而增大;当辐照强度在700 W/m2以上时,真空集热管获得的热量大于热损并能稳定工作,说明槽式光热电站在东南沿海等太阳能资源相对不足的地区有一定的适用性。

槽式集热器真空集热管传热特性研究

通过分析太阳能槽式集热器真空集热管的热性能,建立了槽式集热器真空集热管稳态传热模型,通过和典型实验数据对比,验证该模型的适用性和准确性。在此基础上,分析在无光照条件下,吸热管内壁温度、环境温度、风速和集热管残存气体种类等因素对集热管热损失的影响。结果表明:吸热管内壁温度的升高会增大玻璃管外壁温度和集热管热损失;环境温度和风速对玻璃管外壁温度有显著影响,但对热损失的影响甚微;吸热管与玻璃管之间以辐射传热为主,对流换热受环形区域残存气体种类和压力的影响。

槽式太阳能真空集热管的热损失研究

建立了真空集热管中吸收管与玻璃管之间热辐射和残余气体热对流、玻璃管与外界环境之间热对流和玻璃管对天空热辐射的数学模型,提出了模型的计算方法,并通过和实验数据的比较验证了模型的准确性。同时利用模型分析了几种影响热损失的主要因素,分析结果表明:吸收管温度越高,热损失越大;环境温度越低,风速越大,热损失越大,但影响很小;选择性吸收涂层的发射率是影响热损失的主要因素;真空度对热损失也有很大影响。

槽式太阳能真空集热管的热损失测量

真空集热管是槽式太阳能热发电系统聚光集热器的关键部件,其热损失的大小直接关系到系统的光-热效率。通过对由6根真空集热管组成的13 m管道的热损失分析,结果表明,在导热油温度105~313℃的范围内,辐射散热损失占总的热损失的70%~90%;准静态平衡法测得的热损失较稳态平衡法测得的热损失大,在高温时(290℃)测得的热损失是稳态平衡法的1.18倍;同SCHOTT公司的PTR70真空集热管相比,实验用真空集热管的热损失是其热损失的1.2倍左右。

全玻璃太阳能真空集热管流场和温度场的可视化研究

建立了全玻璃太阳能真空集热管流场和温度场的FLUENT计算模型,设置适当的边界条件后经计算,温度场与实验结果有非常好的拟合性.利用FLUENT的计算,可视化地揭示了太阳能真空集热管闷晒下的流场和温度场的变化规律,还计算了各部分的热损失流量.

DSG槽式真空集热管内金属泡沫强化传热的数值研究

以实际辐照为热边界条件,在实际工况下,对槽式太阳能直接蒸汽发电(direct steam generation,DSG)系统过热段的真空集热管内填充金属泡沫强化传热进行三维数值模拟。分析布置方式、几何尺寸H、金属泡沫孔隙率φ对强化传热性能及管壁最大周向温差的影响。结果表明:布置方式和φ一定时,H对集热管传热性能影响很大;布置方式和H一定时,φ对传热性能影响较小;H和φ一定时,底部和顶部布置对强化传热性能有较大影响。H=0.75且金属泡沫置于顶部时达到最佳热性能,与传统集热管相比,Nua提高1050%,管壁最大周向温差降低19℃;H=0.25且金属泡沫置于底部时达到最佳综合热性能,与传统集热管相比,Nua提高450%,管壁最大周向温差可降低25℃。部分填充金属泡沫的集热管,其管内、外壁面温度趋向均匀分布,且聚光区与非聚光区的平均温差大幅降低,这有利于降低管表面热应力而引起的管道变形。

热管式真空集热管及其太阳集热器的研究与应用

详细介绍了我国现有热管式真空集热管及其太阳集热器的基本结构及研究状况,特别介绍了CPC型热管真空管太阳集热器。对热管真空管型太阳集热器在各种场合的应用做了分类介绍。最后指出热管真空管型太阳集热器及与建筑结合的太阳集热系统是未来太阳能热水利用发展的重要方向。

残存气体对高温真空集热管热损失的影响研究

从理论上分析了残存气体在不同压强下的传热机理,同时以东南大学和三乐集团近期开发的新型高温真空集热管为研究对象,采用特制的排气系统和真空计,在集热管环状空间不同真空度条件下测试了相应的热损失。结果表明实验与理论分析吻合,残存气体会在传热机理和材料特性两方面同时造成真空集热管的热损失显著提高。

新型高温真空集热管端部热损失的实验研究与分析

建立了真空集热管端部热损失的两种实验评估方法,研究表明端部覆盖时的热损失曲线明显低于端部暴露实验,并更接近一维模型的理论曲线。吸收管温度约300℃时,暴露端部的热损失约为200W,造成24.77%的额外热损失,覆盖端部的额外热损失仅为7.24%,且端部暴露时热损失对风速敏感。总的来说,集热管的热损失测试应在端部覆盖的情况下进行,以得到精确的热损失曲线;在实际运行中,集热管的端部也必须有保温材料完全包裹,以避免额外的热损失。

新型高温真空集热管的热性能实验和分析

研究开发了一种新型高温真空集热管,利用电阻加热器加热吸收管内壁,在室内稳态下,通过热平衡法测试了该集热管的热性能。介绍了实验平台的具体设置、各个装置的设计意图以及详细的实验过程和分析。实验结果表明该新型高温真空集热管能在高温下(350℃)长期稳定工作,全温度段的热性能与Solel UVAC3接近,是我国未来槽式太阳能热电站的良好选择。

带内遮热板真空集热管的研究

为降低全玻璃真空集热管在较高温度工作时的辐射传热热损,提出两种带内遮板的真空集热管管型,对其传热过程进行分析,计算各管型的辐射热损。讨论真空管各项性能参数对其热性能的影响,结果表明带内遮板的真空集热管在较高温度工作时具有十分优越的性能。

聚光型热管式真空集热管的分析

以聚光型热管式真空集热管为研究对象,结合槽式极轴跟踪聚光器,分析太阳直射辐射能到放热段传热流体热能的热转化过程,且用能量系统的分析方法对集热管的传热过程搭建效率的数学模型,给出热效率及效率的表达式,并进行室外动态性能实验,实验结果如下:实验值归一化瞬时效率为72%～73%,实验效率为6%～11%,总损率在89%以上,其中无效损失仅占很小部分,2%～5%;提高集热管焦斑的热流密度可增大集热管的效率,且集热管的效率与流量对应存在最大值。最后将效率实验值与模拟值进行比较,实际最大效率还可提高2.49%。

具有多层Al-N/Al吸收表面的全玻璃真空集热管老化研究

采用电热元件对具有多层Al-N/Al吸收表面的玻璃真空集热管长时间分别在100℃、200℃与300℃下加热,测定其管内压强、热损与吸收表面发射率变化。用四极滤质器对加热后的集热管内残余气体作了分析,表明有一定量的He气。用俄歇电子仪分析了吸收表面沿深度的化学组成。老化试验表明,玻璃真空集热管可以长期工作在200℃。

东西轴向横置真空集热管内不同形状吸热体能量收益的研究

在实验测定真空集热管内不同形状吸热体表面相对太阳辐照度和涂层太阳吸收率随光线入射角变化的基础上，分析研究了玻璃罩管内平面、半圆柱和圆柱三种不同形状吸热面的能量收益因子随光线入射角变化的规律。依据晴天辐射模型，对北纬４０°、倾角４０°、朝南放置的三种不同形状吸热面在单支东西轴向横置真空集热管内的日能量收益及其年变化进行了计算和比较。结果表明，半圆柱和圆柱吸热面不论是瞬时能量收益还是年能量收益，相对于平面吸热面，其优越性不如南北轴向斜置的情况。对全年运行具有平面和半圆柱吸热面的真空集热管的最佳倾角也进行了探讨。

真空集热管中吸收涂层的半球向发射率的确定

以两同心圆管辐射换热方程为基础,采用电加热法实现了真空集热管中吸收涂层半球向发射率的测定。实验表明,它与分光光度计和太阳光照法所得结果符合良好。本文给出了Al、Al-C-F/渐变SS-C/Al、渐变Al-N/Al吸收涂层和硼硅玻璃的测试结果,并对测试精度进行了分析。

太阳能真空集热管内多孔介质强化传热的三维数值模拟

在实际工况下,对以水为工质的太阳能真空集热管,在采用不同Da数和Rrat(填充比)的多孔介质强化传热方案的管内湍流强制对流换热进行三维数值模拟。结果表明:降低Da数或提高Rrat可使集热管内壁附近的工质速度梯度及温度梯度增大,并使得管内平均Nu数和阻力系数f同时增大,完全填充时f明显增大;比较计算表明,采用Da数为10-5、Rrat为0.8的填充方案较合适。填充了多孔介质的集热管,其管内、外壁面的温度趋向均匀分布,且聚光区与非聚光区的平均温差大幅降低,这将十分有利于降低管表面不均匀热应力引起的管道变形。

废真空集热管在基础化学实验中的应用

筒述了废真空集热管的来源、性能及截割方法；详述了据以制做基础化学实验中用的大火酒精灯罩、燃烧管及装配柱状漏斗、冷凝管、简易水电解器、简易气体发生器、洗气装置等种种用途。

太阳吸收涂层与真空集热管的热性能

全玻璃真空集热管的热性能可用空晒温度、闷晒试验与平均热损系数表示。制备的五种多层铝一氮／铝吸收涂层，具有相近的高太阳吸收率，而法向发射率εｎ在０．１４—０．０５（８０℃）范周内。测定了集热管热性能与涂层热发射率关系，表明空晒温度（ＳｔａａｎａｔｉｏｎＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）测试是对全玻璃真空集热管内真空度、选择性吸收涂层的太阳吸收率与热发射率综合而严格的检验。探讨与确定了单根全玻璃真空集热管在其背后采用铝漫反射板，温度在２５—６０℃范围内的平均集热效率，约８０％。

热管的真空钎焊工艺及其在真空集热管上的应用

本文首先研究了真空钎焊条件对热管性能的影响,进而在最优条件下制作了热管及热管式真空集热管,并和市场上销售的产品进行了性能比较。在我们的实验条件下,最佳的热管真空钎焊工艺为:钎料成分为BAg44CuZn钎料,钎焊真空度为5×10-3Pa,真空钎焊功率为7.6 kW,钎焊间隙为0.08 mm。采用此工艺制作的热管其老化后的性能几乎不变,远优于市场上销售的热管,组装成热管式真空集热系统以后,其集热性能也比现有产品大为提高。

全玻璃真空集热管热损系数的理论计算和实验

本文根据热网络法原理,运用电子计算机计算了不同工况下全玻璃真空集热管加涂不同选择性吸收涂层的热损系数;应用非稳态卡计法原理,提出了热损系数的测试方法和计算公式,实测结果与理论计算相符,表明该方法简便、快速和可靠。最后提出了工程上应用性较强的热损系数经验计算公式。