太陽能真空集熱管的強化傳熱技術研究.pdf

1、槽式太陽能集熱器是目前應用最為廣泛的太陽能中高溫熱利用設備，在工業(yè)和日常生活中都擁有廣闊的應用前景，但槽式太陽能集熱器存在著傳熱系數(shù)較低、設備占地面積大和真空集熱管內(nèi)易結垢等問題。本文利用內(nèi)插物強化傳熱技術改進真空集熱管，選取扭帶、組合轉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，提高流體混合程度，進而增大邊

2、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

3、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了裝置在實際應用中的效果進行測試，結果表明加入內(nèi)插物后管內(nèi)傳熱介質(zhì)的出口溫度有了較大幅度的提高，同時也引起了功耗的增加。繞花絲與組合轉子裝置相比強化傳熱效果相近，但功耗要小于組合轉子，從經(jīng)濟性上考慮繞花絲內(nèi)置物的綜合效果更好。
　　通過以上研究為內(nèi)插物強化傳熱技術在太陽能真空集熱管上的應用以及內(nèi)