針對太陽能集熱器的多孔介質(zhì)吸熱管部件工作時,存在受熱不均勻而引起劇烈的溫度循環(huán)變化和交變熱應(yīng)力所導(dǎo)致吸熱管出現(xiàn)疲勞破壞的問題,開展了三維數(shù)值模擬。動量方程采用Brinkman模型,能量方程采用非局部熱平衡下的雙方程模型。在入口溫度非均勻而壁面恒溫（工況1）和入口恒溫而壁面溫度非均勻（工況2）2種常見工況下,考察多孔介質(zhì)太陽能吸熱管內(nèi)非達(dá)西強(qiáng)迫對流傳熱過程,并采用無量綱形式對問題進(jìn)行簡化。研究結(jié)果表明:無量綱速度參數(shù)對吸熱管內(nèi)對流傳熱過程影響顯著,Bi增大,流體和固體骨架溫差減小。通過改變?nèi)肟诤捅诿媸軣釛l件以及合理的控制參數(shù)范圍可以有效地降低多孔介質(zhì)太陽能吸熱管內(nèi)的最大溫差,從而改善吸熱管的工作效率,延長使用壽命。 

【文章來源】：輕工機(jī)械. 2018,36(04)

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

多孔介質(zhì)太陽能吸熱管示意圖Figure1Schematicdiagramofporoussolarreceiverpipe

圖4速度無量綱參數(shù)對無量綱溫度的影響Figure4Effectofdimensionlessparametersofvelocityondimensionlesstemperature圖5流體有效導(dǎo)熱系數(shù)與固體骨架有效導(dǎo)熱系數(shù)之比κ對無量綱溫度的影響Figure5EffectofratiooffluideffectivethermalconductivityandsolideffectivethermalconductivityκondimensionlesstemperatureBi數(shù)為傳熱學(xué)中重要的無量綱參數(shù)，表征固體內(nèi)部單位導(dǎo)熱面積上的導(dǎo)熱熱阻與單位面積上的換熱熱阻之比。圖6給出了Bi數(shù)對2種工況下吸熱管內(nèi)無量綱溫度的影響。從圖中可知，2種工況下流體和固體骨架間的無量綱溫差都隨著Bi數(shù)的增大而減小，當(dāng)Bi＞400時，流體和固體骨架無量綱溫度已幾乎看不出任何差距，這意味著當(dāng)Bi數(shù)趨于無窮時，多孔介質(zhì)太陽能吸熱管內(nèi)流體和固體骨架之間的熱交換瞬間完成，非局部熱平衡退化至局部熱平衡模型。圖6Bi數(shù)對無量綱溫度的影響Figure6EffectofBiondimensionlesstemperature3結(jié)論在入口溫度非均勻而壁面恒溫以及入口恒溫而壁面溫度非均勻2種常見工況下，筆者對多孔介質(zhì)太陽能吸熱管內(nèi)非達(dá)西強(qiáng)迫對流傳熱問題開展了數(shù)值模擬。針對本文研究，可得到以下主要結(jié)論:1)2種工況下多孔介質(zhì)太陽能吸熱管內(nèi)無量綱溫度隨圓周角φ呈現(xiàn)余弦形式的周期變化，通過改變?nèi)肟诤捅诿娣蔷鶆蚴軣岬臈l件可以改善吸熱管內(nèi)最大溫差，降低吸熱管所受的循環(huán)熱應(yīng)力的影響，從而達(dá)到延長太陽能集熱器使用壽命的目的。2)流體速度場的無量綱參數(shù)不僅會改變多孔介質(zhì)太陽能吸熱管內(nèi)流體的流動情況，同時對吸熱管內(nèi)的對流傳熱過程產(chǎn)生較大的影響。3)多數(shù)情況下，κ對于吸熱管內(nèi)溫度場的影響可忽略不計(jì)，Bi數(shù)趨于?

圖4速度無量綱參數(shù)對無量綱溫度的影響Figure4Effectofdimensionlessparametersofvelocityondimensionlesstemperature圖5流體有效導(dǎo)熱系數(shù)與固體骨架有效導(dǎo)熱系數(shù)之比κ對無量綱溫度的影響Figure5EffectofratiooffluideffectivethermalconductivityandsolideffectivethermalconductivityκondimensionlesstemperatureBi數(shù)為傳熱學(xué)中重要的無量綱參數(shù)，表征固體內(nèi)部單位導(dǎo)熱面積上的導(dǎo)熱熱阻與單位面積上的換熱熱阻之比。圖6給出了Bi數(shù)對2種工況下吸熱管內(nèi)無量綱溫度的影響。從圖中可知，2種工況下流體和固體骨架間的無量綱溫差都隨著Bi數(shù)的增大而減小，當(dāng)Bi＞400時，流體和固體骨架無量綱溫度已幾乎看不出任何差距，這意味著當(dāng)Bi數(shù)趨于無窮時，多孔介質(zhì)太陽能吸熱管內(nèi)流體和固體骨架之間的熱交換瞬間完成，非局部熱平衡退化至局部熱平衡模型。圖6Bi數(shù)對無量綱溫度的影響Figure6EffectofBiondimensionlesstemperature3結(jié)論在入口溫度非均勻而壁面恒溫以及入口恒溫而壁面溫度非均勻2種常見工況下，筆者對多孔介質(zhì)太陽能吸熱管內(nèi)非達(dá)西強(qiáng)迫對流傳熱問題開展了數(shù)值模擬。針對本文研究，可得到以下主要結(jié)論:1)2種工況下多孔介質(zhì)太陽能吸熱管內(nèi)無量綱溫度隨圓周角φ呈現(xiàn)余弦形式的周期變化，通過改變?nèi)肟诤捅诿娣蔷鶆蚴軣岬臈l件可以改善吸熱管內(nèi)最大溫差，降低吸熱管所受的循環(huán)熱應(yīng)力的影響，從而達(dá)到延長太陽能集熱器使用壽命的目的。2)流體速度場的無量綱參數(shù)不僅會改變多孔介質(zhì)太陽能吸熱管內(nèi)流體的流動情況，同時對吸熱管內(nèi)的對流傳熱過程產(chǎn)生較大的影響。3)多數(shù)情況下，κ對于吸熱管內(nèi)溫度場的影響可忽略不計(jì)，Bi數(shù)趨于?

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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本文編號：3470929