【摘要】：直接吸收式集熱器是一類新型太陽(yáng)能集熱器,具有熱損失小且制造成本低等優(yōu)點(diǎn),使其極具發(fā)展前景。兼具吸收介質(zhì)和傳熱流體功能的工作流體是直接吸收式集熱器的核心,其性能制約著該類新型集熱器的發(fā)展和應(yīng)用。納米流體作為一種新型工作流體應(yīng)用于直接吸收式集熱器時(shí)需滿足良好的長(zhǎng)期穩(wěn)定性和光吸收性能、較高的導(dǎo)熱系數(shù)以及優(yōu)異的光熱轉(zhuǎn)換性能等要求。本論文致力于研制高性能的水基納米流體用作低溫直接吸收式集熱器的工作流體,選用在水中具有優(yōu)異分散性的氧化石墨烯作為納米添加劑,考察了氧化石墨烯含量對(duì)納米流體的分散穩(wěn)定性、光吸收特性以及光熱轉(zhuǎn)化性能的影響,獲得了高性能的氧化石墨烯/水納米流體,并在此基礎(chǔ)上提出了紫外光照還原的方法,將氧化石墨烯/水納米流體轉(zhuǎn)化為光吸收特性和光熱轉(zhuǎn)化性能更高的還原氧化石墨烯/水納米流體。配制了氧化石墨烯質(zhì)量分?jǐn)?shù)從0.001%到0.1%范圍內(nèi)的一系列納米流體;當(dāng)氧化石墨烯質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.02%時(shí),納米流體的zeta電位最大,該流體顯示出優(yōu)異的長(zhǎng)期穩(wěn)定性和加熱條件下的分散穩(wěn)定性;氧化石墨烯/水納米流體的光吸收特性優(yōu)于水,并隨著氧化石墨烯含量的上升而不斷增強(qiáng)。與基液水相比,氧化石墨烯納米流體的導(dǎo)熱系數(shù)有明顯的提高,且隨著氧化石墨烯質(zhì)量分?jǐn)?shù)的上升而增大;燜曬實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)納米流體的光熱轉(zhuǎn)換性能表明,氧化石墨烯/水納米流體的集熱性能高于水;當(dāng)質(zhì)量分率為0.02%時(shí),氧化石墨烯/水納米流體具有最高的集熱效率,即在30℃時(shí),達(dá)到97.45%,在80℃時(shí)為48.92%。采用紫外燈照射上述所得的0.02%氧化石墨烯/水納米流體,并控制不同的光照時(shí)間,制得了一系列還原氧化石墨烯/水納米流體。X光電子能譜分析發(fā)現(xiàn),隨著紫外光照時(shí)間的延長(zhǎng),氧化石墨烯的還原程度加大。zeta電位分析表明,當(dāng)在紫外照射時(shí)間控制為340 s或更少時(shí),所得的還原氧化石墨烯/水納米流體在升溫條件下能保持良好的穩(wěn)定性;還原氧化石墨烯納米流體的透射率低于等濃度下的氧化石墨烯納米流體,表明了氧化石墨烯的還原導(dǎo)致了光吸收性能的增強(qiáng);與氧化石墨烯納米流體相比,還原氧化石墨烯納米流體具有更高的導(dǎo)熱系數(shù)和較低的比熱容。與同濃度的氧化石墨烯納米流體和石墨烯納米流體相比,還原氧化石墨烯納米流體具有更優(yōu)異的光熱轉(zhuǎn)化效率,即在30℃時(shí)達(dá)到96.93%,在75℃可達(dá)52%,高于氧化石墨烯納米流體(在30℃時(shí)達(dá)到95.51%和在75℃達(dá)到46.2%)。這表明采用光照還原氧化石墨烯/水納米流體的方法,既能保持納米流體好的分散穩(wěn)定性,又能提升其光吸收特性和導(dǎo)熱系數(shù),從而使得還原氧化石墨烯/水納米流體具有更好的光熱轉(zhuǎn)化性能。本文從實(shí)驗(yàn)的角度對(duì)氧化石墨烯/水及還原氧化石墨烯/水納米流體的分散穩(wěn)定性、光吸收特性、熱物性以及光熱轉(zhuǎn)換性能進(jìn)行了系統(tǒng)的研究,研究結(jié)果對(duì)研究用于低溫直接吸收式集熱器的高性能納米流體作為其工作流體具有參考價(jià)值。
【圖文】：

在利用過程中有諸多限制，眾多難題面臨著解決�？傮w說來，]：（1）提高集熱器的效率；（2）降低裝置的有效成本和提高使用率手段。能熱利用與集熱器陽(yáng)能熱利用系統(tǒng)熱利用的方式主要有：太陽(yáng)能熱發(fā)電、太陽(yáng)能熱水器、太陽(yáng)灶、圖 1-1 所示，太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)主要由集熱系統(tǒng)、換熱系統(tǒng)、發(fā)部分單元組成。其工作原理是：首先，槽式集熱器將聚集的太陽(yáng)管道上的工作介質(zhì)吸收太陽(yáng)光，并將其轉(zhuǎn)化為熱能的形式；然后作介質(zhì)進(jìn)行換熱，水被加熱成高溫的蒸汽，隨后蒸汽將推動(dòng)汽輪能轉(zhuǎn)化為電能。

第一章 緒論多的太陽(yáng)能熱利用系統(tǒng)中，太陽(yáng)能熱水器是應(yīng)用相對(duì)最廣太陽(yáng)能熱水器的主要組成單元：集熱器、水泵，保溫水原理是：冷水通過管道進(jìn)入太陽(yáng)能熱水器內(nèi)，，然后在集熱涂層吸收太陽(yáng)能輻射，將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為熱能，水將熱量帶水的大，冷水下沉使得熱水會(huì)自動(dòng)往上升，然后形成一個(gè)度后就能流入保溫水箱，以此來供應(yīng)熱水。
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TB383.1;TK513.1

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