槽式太陽能集熱器是目前應(yīng)用最為廣泛的太陽能中高溫?zé)崂迷O(shè)備，在工業(yè)和日常生活中都擁有廣闊的應(yīng)用前景，但槽式太陽能集熱器存在著傳熱系數(shù)較低、設(shè)備占地面積大和真空集熱管內(nèi)易結(jié)垢等問題。本文利用內(nèi)插物強化傳熱技術(shù)改進真空集熱管，選取扭帶、組合轉(zhuǎn)子和繞花絲三種代表性的內(nèi)插物對真空集熱管進行強化傳熱。扭帶和組合轉(zhuǎn)子通過使管內(nèi)產(chǎn)生非衰減的旋流和擾流，達到提高換熱性能的目的，并且有一定的防垢和除垢作用。繞花絲通過彌散效應(yīng)，提高流體混合程度，進而增大邊界層區(qū)域的溫度梯度達到強化傳熱的目的。 本文通過數(shù)值模擬和實驗相結(jié)合的方法對三種內(nèi)插物對真空集熱管的強化傳熱效果進行了研究。主要的內(nèi)容有： (1)采用FLUENT軟件對內(nèi)置扭帶和轉(zhuǎn)子的真空集熱管進行了數(shù)值模擬，利用DNS法對加入扭帶和組合轉(zhuǎn)子后太陽能真空集熱管的速度場、壓力場和溫度場進行了數(shù)值計算，得到了內(nèi)管出口處的速度分布、壓力分布和溫度分布。將結(jié)果與普通真空集熱管的分布情況進行了對比，發(fā)現(xiàn)加入內(nèi)插物后強化傳熱效果十分明顯，同時也引起了管內(nèi)阻力系數(shù)的增大，其中內(nèi)插組合轉(zhuǎn)子的強化傳熱效果要大大優(yōu)于內(nèi)插扭帶。 (2)搭建了實驗臺對繞花絲和組合轉(zhuǎn)子裝置在實際...

【文章頁數(shù)】：66 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
符號說明
1 緒論
    1.1 太陽能利用背景介紹
    1.2 國內(nèi)外研究動態(tài)
        1.2.1 槽式太陽能集熱器的發(fā)展
        1.2.2 槽式太陽能集熱器結(jié)構(gòu)及工作過程
        1.2.3 強化傳熱技術(shù)的發(fā)展
    1.3 強化傳熱的數(shù)值模擬
        1.3.1 數(shù)值模擬研究方法
        1.3.2 CFD 軟件及應(yīng)用
    1.4 強化傳熱評價標(biāo)準(zhǔn)
    1.5 研究的目的及意義
    1.6 研究目標(biāo)與內(nèi)容
        1.6.1 研究目標(biāo)
        1.6.2 研究內(nèi)容
2 相關(guān)理論基礎(chǔ)
    2.1 強化傳熱的理論研究
    2.2 數(shù)值模擬的基本理論和方法
    2.3 控制方程
        2.3.1 能量守恒方程
        2.3.2 動量守恒方程
        2.3.3 質(zhì)量守恒方程
    2.4 湍流模型在數(shù)值模擬當(dāng)中的應(yīng)用
        2.4.1 湍流模型的種類
        2.4.2 湍流數(shù)值模擬方法
    2.5 對流強化傳熱機理分析
    2.6 內(nèi)插物的種類及其性能
        2.6.1 扭帶
        2.6.2 組合轉(zhuǎn)子
        2.6.3 繞花絲內(nèi)插物
    2.7 管內(nèi)插入物對比
3 太陽能真空集熱管內(nèi)插物強化傳熱數(shù)值模擬研究
    3.1 數(shù)值計算
    3.2 SIMPLE 算法
        3.2.1 SIMPLE 算法的應(yīng)用
        3.2.2 SIMPLE 算法的假設(shè)和具體步驟
    3.3 網(wǎng)格劃分
    3.4 物理模型的建立及求解
        3.4.1 物理模型的建立
        3.4.2 劃分網(wǎng)格
        3.4.3 邊界條件設(shè)置
        3.4.4 計算結(jié)果
    3.5 數(shù)據(jù)計算
    3.6 結(jié)果分析
4 太陽能真空集熱管內(nèi)插物強化傳熱實驗研究
    4.1 實驗系統(tǒng)
        4.1.1 內(nèi)插物強化傳熱實驗裝置
        4.1.2 實驗過程
    4.2 實驗結(jié)果
5 總結(jié)與展望
    5.1 總結(jié)
    5.2 創(chuàng)新點
    5.3 研究展望
參考文獻
致謝
攻讀學(xué)位期間發(fā)表的科研成果



本文編號：3818796