太阳能热管加热系统在沼气工程中的应用

针对西北地区生态校园沼气系统因冬季温度过低导致系统效率过低等问题,设计了太阳能热管加热系统。通过对加热系统工作热效率和沼气系统热负荷的计算分析、对比,得出太阳能热管加热系统能够保障沼气系统对热量的需求,该系统能使沼气系统冬季温度平均提高7.04℃,每年可供给沼气系统95919.9MJ热能,相当于节约6547kg标准煤,节约燃料费用3274元。

新型太阳能热管集热墙性能研究

建立了一种与建筑围护结构相结合的新型太阳能热管集热墙,该集热墙通过内置重力热管将太阳能由室外传给室内辐射板,并将辐射板作为室内采暖系统末端直接向室内散热。通过实验和数值研究表明,该系统集热效率较高,优化以后瞬时效率可达79.4%;当热管贴合面积与集热板或辐射板接触面积之比为18.4%时系统性能较高;通过旋转热管传热芯,夏季阻热性能较好。

槽式太阳能集热管内导热油结焦产物特性分析

鉴于槽式太阳能集热管壁面堆积的结焦产物对集热管安全问题及其内导热油流动和换热的影响,分析了某槽式太阳能热发电系统运行3年后集热管结焦产物的表观形貌和产物特性.结果表明:结焦产物在金属内管周向呈现聚光侧较厚、坑洼状的粗糙表面和非聚光侧较薄的非均匀分布;结焦产物颗粒立体感明显,具有结焦团聚焦和分散焦2种形式;结焦产物堆积后真密度为1.2597 g/cm 3,通过DSC蓝宝石法测得比热容为0.83~2.11 J/(g·K);使用闪光法在400℃时测得有结焦产物的不锈钢金属内管样品导热系数为24.05 W/(m·K),比无结焦产物的不锈钢金属内管样品导热系数降低了21.7%,由此说明结焦产物显著影响金属内管的传热性能.

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。

高寒地区平板热管式太阳能集热系统热性能研究

基于呼和浩特地区高寒气候条件,搭建两组完全一致的平板热管式太阳能集热系统,通过实验对比分析太阳辐射强度、传热工质流量、集热板表面积尘等因素对集热器瞬时集热效率以及系统热性能的影响。结果表明,在同等外界条件下,集热器的集热效率随着工质流量的增加而增大,集热效率与太阳辐射强度变化趋势相近,随积尘密度的增加,集热板表面积尘导致系统的得热量减少,集热性能下降。

SiO_(2)纳米流体的制备及在太阳能集热管中的应用研究

纳米流体具有较高的导热系数,采用纳米流体替代传统传热工质是提高太阳能集热器传热性能重要方法。为量化分析纳米流体对太阳能集热器性能影响特性,该研究采用“两步法”实验制备了不同质量分数下的SiO_(2)-水纳米流体,并测定纳米流体的导热系数。同时,建立SiO_(2)-水纳米流体太阳能集热管数学模型,对比分析纳米流体对太阳能集热器流动特性影响机理。结果表明,质量分数对纳米流体导热系数有重要影响,而且添加纳米流体后集热管内工质流动速度明显提高,管内流体速度平均升高14%。本研究为纳米流体应用于太阳能行业提供一定科学依据。

内置转子太阳能集热管流动与传热特性的数值模拟研究

通过数值模拟方法模拟了非均匀加热工况下内置两叶片转子和低流阻转子的太阳能集热管的流动与强化传热特性,得到了集热管内的温度分布、湍动能分布、努塞尔数以及阻力系数等参数,并通过综合性能评价因子(PEC)对内置转子集热管的综合强化传热性能进行了衡量。结果表明:内置转子后,管内流体的温度分布更加均匀,并且升温速率明显提升,若控制出口温度一致,则内置两叶片转子集热管的长度相较于光管可减少46.15%;内置两叶片转子和低流阻转子集热管内的努赛尔数和阻力系数相较于光管均有明显提升,其中内置两叶片转子集热管提升幅度较大,努赛尔数和阻力系数相较于光管分别提升94%~190%和308%~449%;通过PEC对两种集热管的综合强化传热性能进行衡量,两种集热管的PEC值均大于1,内置两叶片转子集热管具有最大值1.82。

槽式太阳能集热管弯曲测量及溢出损失分析

槽式太阳能集热管的弯曲变形会造成聚光能量的溢出损失,需要进行测量和分析。提出基于无人机摄影的槽式太阳能集热管弯曲测量方法:采用无人机搭载高分辨可见光相机,实现对槽式太阳能集热管的图像采集;基于边缘检测算法对集热管图像进行处理,最终获得集热管的弯曲变形量。基于光线追迹理论建立槽式聚光器聚光过程数学模型,推导弯曲集热管的溢出损失计算公式。选取3种不同弯曲量的集热管进行测量实验,测得的最大弯曲量分别为1.23、7.75、18.79 mm,平均测量误差为±0.75 mm,计算对应的溢出损失分别为0.02%、0.57%、3.72%,结果表明:集热管弯曲量较大时,会造成较大的溢出损失。

槽式太阳能热管接收器萘热虹吸管性能的研究

根据槽式太阳能热管接收器的工作特点,建立了用于模拟槽式太阳能热管接收器工作条件的半壁加热试验系统,对30%充液量的萘热虹吸管在不同倾角(4°与8°)、不同受热方式(下半壁受热与侧半壁受热)及不同管内蒸汽温度(250℃,300℃,350℃和380℃)条件下进行试验,热管传输功率满足设计要求,具有较好的传热性能。与传统接收器相比,使用热虹吸管为传热元件的热管接收器产生的周向温差将更小,可避免因周向温差过大引起的接收器破坏失效。

集热管反方向安装太阳能集热器设计研究

传统太阳能集热器中由于没有设置排水垢装置和排空装置,所以清除水垢费时、费力且容易损坏集热管。若集热管内的水排不掉,在寒冷天气容易造成管体内的水冻结,损坏集热管。为此,设计一种集热管两端反方向安装太阳能集热器,并介绍新型集热器的结构、安装程序及工作原理。该太阳能集热器避免了人工清理水垢的麻烦,省时省力,提高了集热效率,且底部水垢可随时排出,避免了水桶和集热管冻裂现象的发生。

SiO_2纳米流体在太阳能集热管中的传热特性

为研究SiO2-水纳米流体在太阳能集热管中的传热特性，该文采用数值模拟与试验结合的方法进行分析。通过高压微射流制备了稳定的SiO2纳米流体，并利用粒度分析表征了其悬浮稳定性，同时试验测试了质量分数为1%～5%的SiO2-水纳米流体的导热系数和透射率。针对纳米流体集热管换热特性，模拟计算了蒸馏水和不同质量分数的纳米流体的温度场和速度场分布，同时，对以SiO2纳米流体和蒸馏水为工质的集热管进行了闷晒试验研究，结果表明，纳米流体具有比蒸馏水高的换热特性且随着其质量分数的增加而增大。在此基础上，该文分析了放置时间对纳米流体换热特性的影响，结果表明，放置时间越长，纳米流体团聚越明显，导致其光热特性降低。该研究为纳米流体在太阳能光热及光伏冷却应用方面提供参考。

添加固体颗粒提高太阳能集热管内导热油光热转换性能

利用太阳辐照玻璃真空管加热导热油的试验装置,试验研究了添加不同种类和不同质量分数的固体颗粒对导热油光热转换特性的影响,通过测量闷晒温度和闷晒太阳辐照量间接比较了3种试验流体的热性能;理论分析了固体颗粒对导热油吸热与对流传热的强化机理。结果表明：添加铜箔颗粒可提高导热油平均温度14℃;同等试验工况石墨-油分别与铜箔-油和铝箔-油的最大温差达3.3和7℃;质量分数3%-3.2%的铜箔颗粒对提高导热油闷晒温度较有利,增大含量对光热转换的强化效果不明显。石墨-油和铜箔-油显示出良好的光热转换性能。该研究为导热油在太阳能热发电和热管热水器领域的应用提供科学参考。

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.

太阳能腔体式(黑体)集热管设计与优化

在槽式太阳能集热装置中，为了减少吸热管与外界的对流损失，一般采用真空集热管。为此，设计出一种新型腔体（黑体）式集热管，以质优价廉的优势适应中温（100～250℃）的应用场合。建立槽式太阳能聚光三维模型，分析了聚光器的焦距、聚光器跟踪误差角与腔体开口宽度之间的关系，对腔体结构进行了优化。并基于 TracePro 软件，对集热管进行聚光性能模拟。结果表明，在跟踪误差存在的情况下，聚光器聚光效率达到80％，验证了实际工作中的可能性。

提高太阳能集热管磁控溅射镀膜沉积速率的研究

工业上用磁控溅射技术为太阳能集热管制备Al-N/Al选择性吸收涂层,这种吸收涂层最外层为AlN介质减反层。在开环N2流量控制模式下,存在溅射制备AlN介质减反层沉积速率低的缺点。本文依据气相化学反应动力学理论,薄膜的沉积率正比于反应气体的浓度,提出了一种提高制备AlN陶瓷减反层沉积速率的方法。该方法将直流溅射靶电压反馈至模糊控制器,控制N2流量大小,让磁控溅射镀膜机稳定工作在拐点电压附近,实现反应溅射恒电压控制。并且采用单片机技术制作了样机,在SCS-700A型太阳能集热管镀膜机中使用,实验结果表明,镀膜沉积速率提高了4倍以上,整个系统工作稳定。

内插热管太阳能真空管集热性能优化

为研究内插热管太阳能真空集热管(solar vacuum collector tube with an inserted heat pipe,SVCTIHP)内部各部件及界面改变与传热效果间关系,指导结构和工艺优化,提高SVHCTIHP性能,建立了SVHCTIHP内部热量传递的数学模型。利用MATLAB软件对型号为Z-Bj/0.6-WF-1.5/16-58的SVCTIHP的动态响应特征进行模拟分析和实验验证。对热量在SVCTIHP内部传递过程中各主要环节的热损失随结构、材料参数的变化规律进行了模拟,分析了提高SVCTIHP集热性能的途径,发现热管与翅片的接触热阻对SVCTIHP集热效率的影响大。利用新型导热胶对热管与翅片的接触部位进行了填充性黏结并进行了实验测试。结果表明:工艺改进后,该型热管冷凝出口端温度提高了37.8℃,集热效率提高12%。

太阳能真空集热管的结构种类与特点

太阳能真空集热管按真空封装结构可分为两大类：全玻璃真空集热管和玻璃－金属真空集热管，从取热方式、使用温度和性能要求的不同又有各种不同的内部结构。本文对国内外一些有代表性的太阳能真空集热管的结构种类和特点做了综述。

高温太阳能集热管研究进展及发展趋势

一、高温太阳能集热管简介 太阳能热发电是大规模开发利用太阳能的一个重要技术途径，它通过聚集太阳能产生的高温热能加热工作介质，进而驱动发电机发电。在太阳能热发电系统的4种基本类型中，槽式太阳能热发电系统具有结构紧凑、制造成本较低、容易实现标准化和适合批量生产等优点，是目前国际上已经实现大规模商业化稳定运行，且具有良好的技术及市场潜力的技术类型。据国际可再生能源机构（IRENA）统计，截至2012年3月底，全球共建设完成了1924MW太阳能热发电站，其中槽式太阳能热发电站约1800MW，占太阳能热发电总装机容量的94％左右。

红柱石复相陶瓷太阳能热发电输热管的制备及性能

以红柱石为主要原料,采用无压烧结制备了用于太阳能热发电的红柱石复相陶瓷输热管,研究了组成和烧结温度对材料烧结性能和力学性能的影响。利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜以及万能试验机表征了样品的物相组成、微观结构和力学性能。结果表明,在1490℃烧结温度下保温2 h获得了性能优良的红柱石复相陶瓷,样品吸水率为0.41%,气孔率为1.10%,体积密度为2.69 g/cm^3,抗折强度达128.78 MPa;经30次抗热震(室温-1100℃,在空气中气冷)测试后,样品的抗折强度为142.55 MPa。XRD、SEM分析结果表明,复相陶瓷的相组成为莫来石、锆英石和α-方石英等,锆英石和α-方石英均布在莫来石的晶粒间,提高了复相陶瓷的机械性能和断裂性能。