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.

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。

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。

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。

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。

太阳能集热管加速老化性能分析

全玻璃真空太阳能集热管在升高温度和增加老化时间下进行加速试验处理,对其光学性能、成分及热性能进行测试和分析。结果表明,真空管老化后,光学及成分没有发生变化。罩管和吸气剂这一不同于平板集热器的特殊结构使得其具有不同的老化机理,因此,其寿命阈值的构建只能基于热性能而非光学性能参数。

面向寒区路基工程的太阳能集热管的设计与试验

针对季节性冻土区路基工程广泛面临的冻胀病害,提出引入一种更具主动性的新型防治方法—太阳能光热技术。应用思路为,通过太阳能光热装置为路基提供一个外部热源,主动地调节路基热量收支关系,有效地控制路基在冬季的过度热量损失,进而消除负温状态和冻胀现象。太阳能等可再生热源的资源性条件与技术性条件在面向路基工程时具有良好的适用性。中国季节性冻土与太阳能分布在地理位置上具有较好的重合性,相比人居环境和工业应用领域,太阳能光热技术在寒区路基工程中更具应用优势。基于太阳能光热技术对比和路基供热的特殊要求,设计与制作一款面向路基工程的专用太阳能集热管。该装置结构型式为立式柱状,分为地表太阳能集热段和路基供热段两部分,前者采用玻璃-金属封接式真空集热管。装置集热段与供热段通过法兰实现直通式连接,可以自主完成太阳能的搜集、储存和传递,自成一体化热量转化单元。太阳能集热管的工作模式为在暖季高效地向路基预先储备热量和在冷季实时地补充热量,全年处于供热状态。太阳能集热管的性能试验表明,集热温度随太阳辐射强度的增大而升高,在冬季辐射良好的条件下集热温度相比大气温度高出10℃以上,起到有利的'热源'作用。太阳能集热管具有主动供热的技术优势,可以为寒区路基防冻胀问题提供一种新方法。

槽式太阳能集热管非均匀受热研究

针对槽式太阳能集热管的非均匀热流边界条件,使用计算流体动力学软件模拟管壁及管内流体的温度和速度分布,研究进口参数对流体对流换热系数和摩擦系数的影响。计算结果表明：非均匀热流边界条件会导致管壁和流体的温度在横截面分布不均匀,并且进口温度每增加10 K,表面换热系数约增加4.7%,平均摩擦系数约减少2.63%,进口流速每增加0.5 m/s,表面对流换热系数增加18%,而平均摩擦系数减少3.5%,设计中需结合实际工况对进口参数进行合理选择,以获得系统最佳的运行效率。

槽式太阳能集热管热性能评估方法

真空集热管是槽式太阳能聚光集热系统的核心部件之一。集热管工作过程中通过辐射换热、对流换热和热传导的方式将热量传递给环境，这部分传递到环境中的热量称为集热管的热损失。真空集热管的热损失是聚光集热系统热损失或总能量损失的主要组成，在很大程度上决定着聚光集热器的光一热转换效率，因此对集热管热性能的正确评估对聚光集热系统的研究至关重要。

相变太阳能集热管放热特性的数值研究

采用计算流体力学(CFD)的方法分析了单根太阳能集热管的放热过程,讨论了热水管管材分别为316L不锈钢、黄铜、紫铜三种情况。结果表明,随着热水管导热系数的增大,单根太阳能集热管的放热速率没有明显提高。相变放热过程的主要传热热阻不是热水管的导热热阻,而是由固态相变材料(PCM)的导热系数低所致。

新型相变蓄热式太阳能集热管及热性能研究

结合太阳能真空集热管和相变蓄热材料的特点,提出了一种集热/蓄热一体化的新型相变蓄热式太阳能集热管,该集热管主要由金属-玻璃真空集热管、螺旋换热管和相变蓄热材料组成。通过室外蓄放热性能实验进行性能测试,结果表明:该新型相变蓄热式太阳能集热管集热效果良好,集热温度可达80℃以上,可很好地应用于热水供暖领域;以石蜡为相变蓄热材料,单根集热管的蓄热量可达3.25 MJ;放热过程中,有效得热量为873.6 kJ,放热损耗率为0.602;在保温性能上,温降率达1.67℃/h,保温性能待进一步提高。

槽式太阳能集热管寿命评价分析

阐述了集热管的失效主要与集热管部件的耐久性和结构的可靠性相关,并指出国内亟需出台关于集热管失效的测试评价方法及解决措施,以提高集热管的产品性能和质量,为确保国内太阳能热发电站安全可靠运行提供理论和实验依据。

增透太阳能集热管的制备及其性能

太阳能集热管罩管材料为高硼硅3.3玻璃,由于其折射率与空气的差异,导致罩管的太阳光反射损失接近8%。为了降低罩管对光的反射,提高其太阳光透过率,利用酸碱两步法溶胶-凝胶制备技术在罩管内外表面涂覆了SiO2增透膜。结果表明,罩管增透膜层表面整体相对平整,在膜的基体上均匀分布着大量纳米级的孔洞,对罩管有较强的附着力,平均太阳透射比提高5%以上,集热管的集热效率明显提高。

热管式真空太阳能集热管及其应用

热管式真空太阳能集热管（简称热管式真空管或热管真空管），是金属吸热体太阳能真空集热管的一种，具备了全玻璃真空管良好的集热和保温性能，以及平板式集热器金属的良好导热性和机械强度。它以热管作为核心传热原件，具有其他类型的太阳能集热产品不可替代的优势。热管真空管产品在太阳能光热领域的应有已有20多年的历史，因其生产技术要求较高、生产工艺复杂，

基于气体放电原理的槽式太阳能集热管真空性能无损测试方法的研究

槽式太阳能集热管是槽式太阳能热发电系统中将太阳能转化为热能的核心部件,而其真空失效问题是困扰此类系统的主要技术问题。基于此,本文提出了一种基于气体放电原理的槽式太阳能集热管真空性能无损测试的方法,通过分析槽式太阳能集热管环形空间中气体放电时所产生的光谱特性来判断气体的类型和环形空间内的气体压力,并与通过四极质谱仪残余气体分析系统获得的结果进行了对比验证,最后通过实验证明了该方法的准确性和可行性。

北京桑普技术公司研发热管式真空太阳能集热管

由北京市桑普技术公司最新研究生产的热管式真空太阳能集热管，经国内外大量工程实例证明，热管式真空管最适合应用于要求有大水量、高温热水或其他介质需求的工程用户。热管式真空管管内不走水，加热系统与循环系统独立分隔，