相变储能型太阳能真空集热管内相变传热研究

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1、东斋夫＃硕±学位论文相变储能型太阳能真空集热管内相变传热研究专业名称：±乂工程作者姓名：薛花指导教师：陈振乾Ｓｆ；ｕｄｏｎＰｈａｓｅＣｈａｎｅｙｇＨｅａｔＴｒａｎｓｆｅｒｉｎＳｏｌａｒＶａｃｕｕｍＴｕｂｅＣｏｌｌｅｃｔｏｒｗｉｔｈＥｎｅｒｇｙＳｔｏｒａｅｇＡＴｈｅｓｉｓＳｕｂｍｉ材ｅｄ化ＳｏｕｔｈｅａｓｔｔＵｎｉｖｅｒｓｉｙＦｏｒｔｈｅＡｃａｄｅｍｉｃＤｅｇｒｅｅｏｆＭａｓｔｅｒｏｆＥｎｉｎｅｅｒｉｎｇｇＢＹＸｕｅＨｕ江Ｓｕｅｒｖ－ｉｓｏｒｆｐＰｒｏ．ＣＨＥＮＺｈｅｎｃｉ

2、ａｎｊＳｃｈｏｏｌｏｆＥｎｅｒｇｙａｎｄＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔＳｏｕｔｈｅａｓｔＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＭａｙ２０１５东南大学学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究，成果，论文中不包含其他人已经发。尽我所知除了文中特别加Ｗ标注和致谢的地方外表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料一。与我同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。卷日期。心中研究生塞名：乂；／Ｉ东南大学学位论文使用授权声明东南大学

3、、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的、。复印件和电子文挡，可Ｗ采用影印缩印或其他复制手段保存论文本人电子文档的内一容和纸质论文的内容相致，，。除在保密期内的保密论文外允许论文被查阅和借阁可Ｗ公布（包括Ｗ电子信息形式刊登）论文的全部内容或中、英文摘要等部分内容。论文的公布（包括电子信息形式刊登）授权东南大学研究生院办理。＾？导师答名研究生签名：；摘妄摘要，太明能是取之不尽，用之不竭的清洁能源，在当今能源供给紧张环境问题日益突一出的形势下太阳能的利用备受重视。太阳能与建筑体化是现在太阳能集热器发展的主一

4、一，流方向之。本文提出种新型的相变储能型太阳能真空集热管该真空集热管组成的热水系统与传统太阳能热水系统相比不需要储热水箱，利用相变蓄热原理将太阳賴射能储存在相变材料内并在需要时释放出来。结合数值模拟计算与试验研究，对集热管内的相变传热过程进行了分析与探讨，并对翅片的结构参数进行优化。，在太阳福射基本原理的基础上，Ｗ南京地区为例，计算各时间段内太阳福射强度为下文真空管内的传热研究提供基础数据１８００ｍｍ，内径１０５ｍｍ的玻璃。选择管长为管作为新型相变储能型集热管的真空管，选择石蜡为蓄热材料，径向分布有金属翅片的Ｕ型铜管作为流体换热通道，计算单位时间内

5、集热。对太阳能真空集热管进行传巧分析，得出集热管获得的有用能管吸收的太阳能箱射Ｗ及对周围环境的热损失。对比相变储。能传热过程的求解方法，确定焰孔撒率法作为相变过程的计算模型并给出控制方程运用ＣＦＤ软件对带金属翅片的相变储能型真空集热管建立兰维模型，采用用户自定－ＵＤＦ８：００１７：００义函数对真空管获得的有效福財热流编程，并导入模拟软件作为边界条件。模拟结果表明，上午１０００左右，，石蜡整体湿度较为：集热管顶部石蜡开始擦化－此过程石蜡体平均温度上升缓慢，但内部平均，１０：００１４：２０为石蜡相变蓄热时间段，：石蜡温差不断变大，１３００时顶部石蜡与底

6、部石蜡的温差达到了９０Ｋ。石蜡完全烙化后，温度上升加快一，自然对流加速了石蜡的换热过程，进步缩小内部温差。ＩｌＯ优化金属翅片的结构参数，对翅片厚度ｍｍ，２ｍｍ，４ｍｍ，８ｍｍ，翅片间距为ｍｍ，２０ｍｍ，４０ｍｍ，ＳＯｒａｍ的蓄热单元进行模拟，分析不同翅片结构对石蜡烙化过程及烙化时间的影响。结果表明，石蜡的烙化时间随着翅片厚度的増加与间距的减小而减小，翅片间距对相变传热的影响要大于翅片的厚度，当翅片间距达到８０皿１时翅片厚度对传热过程的影响甚微０ｍｍ时，翅片间距对烙化时间的影响也逐渐减小。。当翅片间距小于１研制并搭建新型相变储能型真空集热管

7、的试验平台，测试所设计新型相变真空集热管的集热传热性能，验证。分析对比试验数据与模拟结果数值模拟的准确性。对集热管’流速为夜间实际运行工况进行研究，当石蜡处于凝固释热状态，入曰水温１７Ｃ，０．０７１ｍ／ｓ，°‘’°’’０１４４／ｓ０－－ｍ．２４８ｍ４－．，／ｓ时，出水温度分别为１．５Ｃ：５５．９６Ｃ，３２．８９Ｃ４２．４Ｃ，：２９．５Ｃ３３Ｃ。．７关键词：太阳能；真空管；相变储能；数值模拟；试验研究ＩＡＢＳＴＲＡＣＴＡＢＳＴＲＡＣＴＳｏｌａｒｅｎｅｒｓｅ