【摘要】：能源是人類生存和社會(huì)發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ),合理的開發(fā)和利用能源具有重要的意義。以礦物燃料為主的化石能源正日益枯竭,以新能源和可再生能源替代化石能源是當(dāng)今社會(huì)發(fā)展的必然趨勢(shì)。新能源和可再生能源主要包括太陽能、風(fēng)能、生物質(zhì)能、海洋能、地?zé)崮芎蜌淠艿取?在眾多的可再生能源中,最理想的是太陽能。太陽能是地球上各種可再生能源的根本,且取之不盡、覆蓋面廣,對(duì)環(huán)境沒有任何污染。太陽能發(fā)展的主要方向是光伏發(fā)電和熱利用,能否有效的解決太陽能的收集、儲(chǔ)存、轉(zhuǎn)換問題是大規(guī)模應(yīng)用太陽能的關(guān)鍵。 本課題提出了一種提高太陽能集熱器換熱性能的新方法,介紹一種將玻璃真空管技術(shù)和熱管技術(shù)相結(jié)合形成玻璃真空管內(nèi)插熱管式太陽能集熱器,經(jīng)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)玻璃真空管內(nèi)插熱管式太陽能集熱器的平均熱損失系數(shù)低于全玻璃真空管,結(jié)構(gòu)上具有一定的優(yōu)越性。把玻璃真空管中內(nèi)插熱管的工質(zhì)由納米流體(Fe3O4)代替純水,納米流體從強(qiáng)化工質(zhì)傳熱性質(zhì)的角度增強(qiáng)了換熱,提高了熱管的換熱性能及太陽能集熱裝置的熱性能,開辟了強(qiáng)化換熱的又一新途徑。 為了研究納米流體工質(zhì)的玻璃真空管內(nèi)插熱管式太陽能集熱器的熱性能,本課題自行設(shè)計(jì)了換熱系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)臺(tái),實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)包括四大部分:真空熱管換熱系統(tǒng);冷卻系統(tǒng);測(cè)量系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。實(shí)驗(yàn)中分別把納米流體和純水作為熱管的工質(zhì),對(duì)玻璃真空管內(nèi)插熱管式太陽能集熱器進(jìn)行對(duì)比研究,發(fā)現(xiàn)熱管的工質(zhì)對(duì)玻璃真空管內(nèi)插熱管式太陽能集熱器的熱性能影響較大,納米流體熱管太陽能集熱器的日平均效率、瞬時(shí)效率均要高于水基熱管太陽能集熱器,并且二者的日平均效率曲線變化的趨勢(shì)相同,兩組集熱管最佳傾角在45°左右;兩組集熱器的瞬時(shí)效率曲線的變化都是先變小,然后逐漸增大,接著又變小的過程。 以納米流體(Fe3O4)為工質(zhì)的玻璃真空管內(nèi)插熱管式太陽能集熱器,為太陽能集熱器高效、安全、穩(wěn)定的運(yùn)行,為進(jìn)一步提高太陽能集熱器換熱性能提供了新思路。
【圖文】：

圖 2.1 我國太陽輻射總量分布2 納米流體概述20 世紀(jì) 90 年代以來，在強(qiáng)化傳熱領(lǐng)域，納米技術(shù)得到了廣泛的運(yùn)用。體介質(zhì)是指把金屬或非金屬納米粉體分散到水、醇、油等傳統(tǒng)換熱介質(zhì)中,均勻、穩(wěn)定、高導(dǎo)熱的新型換熱介質(zhì)。納米流體作為一種新型的強(qiáng)化換熱工質(zhì)，同時(shí)熱管的導(dǎo)熱能力也在其他熱能力之上，利用二者的優(yōu)良特性把納米流體和熱管結(jié)合起來進(jìn)行強(qiáng)化換很好的研究價(jià)值。下面簡要介紹納米流體的導(dǎo)熱、對(duì)流換熱及沸騰換熱三。2.1 納米流體的導(dǎo)熱特性納米流體對(duì)傳熱的強(qiáng)化與流體中的納米粒子屬性、體積份額、尺度以及體懸浮液的穩(wěn)定性有關(guān)，其中穩(wěn)定的納米懸浮液是納米流體強(qiáng)化傳熱的關(guān)此，Xinfang Li 等[2 2 ]用沉降的方法對(duì)銅納米懸浮液傳播行為進(jìn)行評(píng)價(jià)，通

10圖 2.2 熱管的示意圖2.3.2 熱管基本特性和分類熱管是依靠管內(nèi)的工質(zhì)發(fā)生相變，，通過交換氣化潛熱來實(shí)現(xiàn)熱量傳遞的傳熱元件，其特點(diǎn)如下：(1)較高的傳熱效率，有熱超導(dǎo)體之稱；(2)良好的等溫性，源于熱管很小的溫降；(3)熱流密度的可變性，由于熱管的蒸發(fā)段或冷凝段的換熱面積可以獨(dú)立改變，進(jìn)而可以改變熱流密度；(4)熱流方向的可逆性，有芯熱管中毛細(xì)力是內(nèi)部循環(huán)的動(dòng)力，因此熱管的冷凝段和蒸發(fā)段可以任意設(shè)定；(5)熱二極管與熱開關(guān)性能；(6)恒溫特性，可通過控制熱管冷凝段的熱阻而實(shí)現(xiàn)； (7)環(huán)境的適應(yīng)性，即熱管的結(jié)構(gòu)形式和型體尺寸靈活多變，如圖 2.3。(a)U 型熱管 (b)L 型熱管圖 2.3 不同結(jié)構(gòu)的熱管實(shí)物圖由于熱管的材料、工質(zhì)等方面不同
【學(xué)位授予單位】：長沙理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號(hào)】：TK513

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本文編號(hào)：2671413