【摘要】：太陽能是一種清潔、高效的能源,在太陽能利用領(lǐng)域商業(yè)化程度最高、推廣最普遍的是太陽能光熱利用。熱管式太陽能集熱器作為太陽能熱利用裝置的一種常見形式,其用作熱量傳輸?shù)暮诵牟考䴙樘柲苤亓峁�。由于太陽輻射存在熱流密度波動大以及低熱流密度的特點,要求熱管必須具備優(yōu)異的運行啟動特性。本文提出并研究了一種石墨烯納米流體熱管式太陽能集熱器。通過向去離子水中添加石墨烯納米顆粒制備水基石墨烯納米流體,用作太陽能重力熱管的熱管工質(zhì),改善太陽能重力熱管的啟動性能與運行特性。在對石墨烯納米流體太陽能重力熱管運行啟動特性研究的基礎(chǔ)上,探究石墨烯納米流體太陽能重力熱管用于熱管式太陽能集熱器的實際運行性能。本文所做工作主要包括以下幾個方面:1)納米流體的制備、穩(wěn)定性及熱物性研究。配制了四種不同質(zhì)量濃度的水基石墨烯納米流體,利用分光度計法探究了分散劑添加量對納米流體穩(wěn)定性的影響,獲取了制備石墨烯納米流體最佳的分散劑添加量。實驗測試了納米流體的導(dǎo)熱系數(shù)、粘度、接觸角等熱物性,并分析了添加納米顆粒強化基液導(dǎo)熱系數(shù)的機理。最后結(jié)合重力熱管的運行特性,耦合分析了導(dǎo)熱系數(shù)和粘度對熱管傳熱性能的影響,并結(jié)合納米流體的分散穩(wěn)定性,理論上確定了用作重力熱管工質(zhì)的適宜的納米流體濃度范圍。2)納米流體太陽能重力熱管運行啟動特性。首先對制作完成的熱管進行熱管等溫性測試,確保其符合實驗要求,在熱管等溫性測試中分析了熱管充液量對熱管運行啟動的影響,確定了適宜的熱管工質(zhì)充液量。通過熱管壁溫分布實驗,達到了“可視化”研究太陽能重力熱管的啟動過程,模擬太陽能重力熱管用于太陽能集熱器的實際工作狀況,對不同加熱功率、不同循環(huán)水溫、不同傾角下的太陽能重力熱管的啟動特性做了細(xì)致的研究。最后通過熱管傳熱性能對比實驗,同時對比研究了不同石墨烯質(zhì)量濃度的納米流體熱管運行啟動性能。3)搭建了兩種不同熱管形式的真空管太陽能集熱器實驗臺。將石墨烯納米流體太陽能重力熱管用于真空管太陽能集熱器,實驗研究了這種新的熱管形式的真空管太陽能集熱器的集熱性能,并以去離子水熱管式真空管集熱器為對照。4)在分析熱管式真空玻璃管實驗臺合理性的基礎(chǔ)上,搭建了分別應(yīng)用石墨烯納米流體熱管與去離子水熱管的兩種熱管式平板太陽能集熱器實驗臺。首先對實驗系統(tǒng)運行測試,然后開展了兩種集熱器的并聯(lián)運行實驗,對比分析了這兩種集熱器的集熱性能,并對兩種平板集熱器的吸熱板板溫分布進行了分析。
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TK513.1

【參考文獻】

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本文編號：2756091