本文關(guān)鍵詞：高溫真空集熱管熱損影響機(jī)理研究

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【摘要】：高溫真空集熱管是槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)的核心部件,其熱轉(zhuǎn)換效率直接決定熱發(fā)電系統(tǒng)的效率。高溫集熱管熱損和真空壽命是制約槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)工作效率和經(jīng)濟(jì)成本的決定性因素,集熱管的熱損與其發(fā)射率、管內(nèi)真空度存在直接聯(lián)系。相比于國外的大量研究成果和測試數(shù)據(jù),國內(nèi)對于集熱管熱損和真空壽命缺乏系統(tǒng)性、全面性的研究。因此,有必要對集熱管熱損的影響機(jī)理進(jìn)行研究,揭示其對集熱管熱性能的影響規(guī)律。本文主要研究了鋼管發(fā)射率和管內(nèi)真空度對集熱管熱損的影響規(guī)律,并進(jìn)一步研究了溫度和粗糙度對集熱管發(fā)射率的影響情況,獲得了判定集熱管熱性能是否良好的發(fā)射率及管內(nèi)真空度的標(biāo)準(zhǔn),最后通過對不同性能的集熱管進(jìn)行熱循環(huán)實驗,通過模擬工況下的分析,揭示了集熱管真空壽命的規(guī)律。主要結(jié)論如下:(1)選擇性吸收涂層的發(fā)射率為集熱管熱損的主要影響因素之一。在400℃下,集熱管發(fā)射率每升高0.01,其熱損值增大約25~30 W/m。400℃下發(fā)射率為0.08的集熱管熱性能較為良好,其熱損值為230.3 W/m。集熱管400℃下的熱損值與金屬管直徑滿足線性關(guān)系,在管內(nèi)真空度為10~(-3) Pa的條件下,集熱管熱損與金屬管直徑及發(fā)射率的關(guān)系式可表述為Q_(H.L)=(0.91+3.27Da)·12.5ε_a。(2)集熱管的發(fā)射率與溫度和金屬管粗糙度有關(guān),溫度升高導(dǎo)致發(fā)射率逐漸增大,其變化規(guī)律滿足ε_abs=A+B* T~2的形式;金屬吸熱管的粗糙度升高導(dǎo)致集熱管發(fā)射率增大,因此為保證集熱管的發(fā)射率處于一個較低的水平,應(yīng)保證集熱管內(nèi)金屬吸熱管的表面粗糙度盡量小,最大值應(yīng)不超過Ra≤0.2μm。(3)集熱管管內(nèi)真空度處于10~(-3)~10-2 Pa數(shù)量級時,其真空夾層內(nèi)殘余氣體的傳熱損失數(shù)值較小,可忽略。當(dāng)集熱管的真空度劣于10~(-1) Pa時,集熱管的傳熱損失陡增,其400℃下的傳熱損失與真空度為10~(-3)Pa相比提高了約60 W/m。(4)集熱管熱損的理論值與實測值之間的誤差可使用修正系數(shù)K=13.61·T~(-1.43)進(jìn)行修正,對于管內(nèi)真空度低于10~(-1)Pa的集熱管,應(yīng)單獨計算其傳熱損失并計入總體熱損理論值,再使用修正系數(shù)進(jìn)行修正。集熱管修正后的熱損理論值與實測值的誤差減小至10 W/m范圍之內(nèi),誤差百分比≤5%。(5)集熱管的真空壽命與保溫時間和熱循環(huán)溫度有關(guān),保溫時間較長使得集熱管在熱循環(huán)初期放氣量較低,其管內(nèi)真空度降低的速度較慢。同時,熱循環(huán)溫度越高,集熱管放氣速率越大,導(dǎo)致集熱管在初始循環(huán)中真空度降低速度較快。
【關(guān)鍵詞】：熱損 發(fā)射率 真空度 真空壽命
【學(xué)位授予單位】：北京有色金屬研究總院
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TK513.1;TM615
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 1 緒論10-20
• 1.1 引言10-11
• 1.2 高溫真空集熱管簡介11-14
• 1.2.1 高溫真空集熱管的國內(nèi)外發(fā)展情況11-12
• 1.2.2 高溫真空集熱管的結(jié)構(gòu)及工作原理12-14
• 1.3 高溫真空集熱管熱損的關(guān)鍵性問題14-17
• 1.4 選題依據(jù)及意義17-18
• 1.5 研究內(nèi)容18-20
• 2 實驗方案20-25
• 2.1 實驗材料與設(shè)備20-22
• 2.1.1 實驗材料20-21
• 2.1.2 實驗設(shè)備21-22
• 2.2 實驗過程及步驟22-25
• 2.2.1 熱損測試實驗過程及步驟22-23
• 2.2.2 真空壽命測試實驗過程及步驟23-25
• 3 發(fā)射率對集熱管熱損的影響規(guī)律25-40
• 3.1 發(fā)射率對集熱管熱損影響規(guī)律的理論分析25-28
• 3.2 發(fā)射率對集熱管熱損影響規(guī)律的實驗研究28-33
• 3.3 規(guī)格參數(shù)對集熱管熱損的影響規(guī)律33-35
• 3.3.1 吸熱管直徑對熱損的影響規(guī)律33-35
• 3.4 集熱管發(fā)射率的影響因素35-38
• 3.4.1 溫度對發(fā)射率的影響規(guī)律35-36
• 3.4.2 粗糙度對發(fā)射率的影響規(guī)律36-38
• 3.5 本章小結(jié)38-40
• 4 管內(nèi)真空度對集熱管熱損的影響規(guī)律40-47
• 4.1 管內(nèi)真空度對集熱管熱損影響規(guī)律的理論分析40-43
• 4.2 管內(nèi)真空度對集熱管熱損影響規(guī)律的實驗研究43-46
• 4.3 本章小結(jié)46-47
• 5 集熱管真空壽命影響因素47-53
• 5.1 集熱管自身放氣速率研究47-48
• 5.2 集熱管真空壽命探究48-51
• 5.2.1 集熱管真空壽命預(yù)測48-49
• 5.2.2 熱循環(huán)溫度對真空壽命的影響49-51
• 5.3 本章小結(jié)51-53
• 結(jié)論53-54
• 參考文獻(xiàn)54-58
• 攻讀學(xué)位期間取得的成果58-59
• 致謝59

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：553747