【摘要】：管式太陽(yáng)能集熱器是太陽(yáng)能光熱利用最常用的結(jié)構(gòu),制作成本低,集熱條件便于控制,但仍存在集熱效率低、單位面積太陽(yáng)能利用率低的問(wèn)題。近年來(lái),大量學(xué)者致力于研究納米流體在太陽(yáng)能光熱領(lǐng)域的應(yīng)用,大大提高了集熱介質(zhì)的光熱轉(zhuǎn)換能力,但仍然存在著分散穩(wěn)定性差、制備工藝復(fù)雜且成本高的問(wèn)題,難以大范圍推廣。因此,提高集熱介質(zhì)性能、開(kāi)發(fā)新型太陽(yáng)能綜合利用方法對(duì)太陽(yáng)能光熱利用的規(guī)�；瘧�(yīng)用具有重要意義。受中華墨顏色濃黑、性能穩(wěn)定的啟發(fā),本文提出將中華墨應(yīng)用于太陽(yáng)能光熱利用。將中華墨與質(zhì)量分?jǐn)?shù)相同的Cu、CuO和炭黑納米流體進(jìn)行對(duì)比研究,證明中華墨在分散穩(wěn)定性及光熱轉(zhuǎn)換性能方面都具有優(yōu)異的性能。對(duì)中華墨納米流體進(jìn)一步分析,發(fā)現(xiàn)微觀上中華墨是一種骨膠包裹在炭黑顆粒表面的核殼結(jié)構(gòu)集熱介質(zhì),是具有表面雙電層結(jié)構(gòu)的膠體體系,這種結(jié)構(gòu)對(duì)提高分散穩(wěn)定性、改善光熱轉(zhuǎn)換性能方面起到重要作用。在中華墨的太陽(yáng)輻射轉(zhuǎn)換機(jī)理基礎(chǔ)上制備了蛙卵仿生結(jié)構(gòu)(BSMFE)集熱介質(zhì),并通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明其優(yōu)異性能。在此基礎(chǔ)上,依據(jù)植物對(duì)陽(yáng)光選擇性吸收的特性,本文提出光熱農(nóng)業(yè)這種太陽(yáng)能綜合利用新方法,將太陽(yáng)能光熱利用和綠色植物的種植結(jié)合起來(lái),提高單位面積經(jīng)濟(jì)產(chǎn)值。針對(duì)該方法設(shè)計(jì)了多種類(lèi)型的產(chǎn)業(yè)化裝置。基于光熱農(nóng)業(yè),提出單元組合轉(zhuǎn)子動(dòng)態(tài)集熱器,并通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究表明,加入轉(zhuǎn)子后光熱轉(zhuǎn)換效率大幅提高,低流阻結(jié)構(gòu)優(yōu)于兩葉片結(jié)構(gòu),黑色轉(zhuǎn)子優(yōu)于透明轉(zhuǎn)子,流速對(duì)光熱轉(zhuǎn)換過(guò)程幾乎無(wú)影響。
【學(xué)位授予單位】：北京化工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TK513.1
【圖文】：

圖１－２傾斜放置的真空管式集熱器原理圖逡逑Ｆｉｇ．１－２邋Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ａｎ邋ｉｎｃｌｉｎｅｄ邋ｅｖａｃｕａｔｅｄ－ｔｕｂｅ邋ｓｏｌａｒ邋ｃｏｌｌｅｃｔｏｒ逡逑空管式集熱器是廣泛應(yīng)用的家庭太陽(yáng)能熱水器的主要結(jié)構(gòu)，原理如圖１集熱介質(zhì)在集熱管中吸收太陽(yáng)能，并將熱量傳遞至水平儲(chǔ)罐內(nèi)進(jìn)行存在中國(guó)的發(fā)展歷程，１９３０年Ｇ．Ｃ．Ａｂｂｏｔ做出了真空集熱管，１９７８年美昆先生將全玻璃真空集熱管傳入中國(guó)＾，之后清華大學(xué)殷志強(qiáng)教授及中國(guó)太陽(yáng)能光熱產(chǎn)業(yè)的發(fā)展做出突出貢獻(xiàn)。１９８０年采用了經(jīng)濟(jì)的電鍍黑鎳薄膜［１８］，比國(guó)外采用真空蒸發(fā)黑鉻的同類(lèi)型真空集熱管集熱效率８１年進(jìn)行全玻璃同心圓管真空集熱器的研制〃９］，采用透光率高、耐熱的高硼硅玻璃制備了管式集熱器，該集熱器長(zhǎng)期運(yùn)行至１９９８年；１９９３建立了規(guī)模化生產(chǎn)線(xiàn)［２（）］。為真空管式集熱器在中國(guó)工業(yè)化生產(chǎn)奠定了礎(chǔ)。表１－１總結(jié)了全玻璃真空管式集熱器近些年的研究成果。逡逑

Ｆｉｇ．邋１－３邋Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ｈｅａｔ邋ｐｉｐｅ邋ｓｏｌａｒ邋ｃｏｌｌｅｃｔｏｒ逡逑將熱管技術(shù)應(yīng)用于太陽(yáng)能光熱利用領(lǐng)域，得到了集熱效率很高的熱管式集熱逡逑器，其原理如圖１－３所示。將若干根真空玻璃集熱管并列，且每根超導(dǎo)熱管的冷逡逑凝端嵌入集管當(dāng)中。當(dāng)太陽(yáng)照射時(shí)，熱管的溫度不斷升高，導(dǎo)致熱管內(nèi)的介質(zhì)受逡逑熱迅速汽化，并到達(dá)熱管的冷凝段，凝結(jié)放熱，將熱量傳遞給集熱管，介質(zhì)又流逡逑回蒸發(fā)端，重復(fù)這個(gè)過(guò)程，使太陽(yáng)能不斷轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮懿⒂杉療峁苓M(jìn)行收集［２９］。逡逑Ｂｉｎ等人［３（）］采用高精度電磁流量計(jì)等控制儀表實(shí)現(xiàn)集熱器實(shí)驗(yàn)過(guò)程中溫度、逡逑流量的精確控制，利用圖１－４裝置研究了瞬時(shí)效率與接收區(qū)和吸收區(qū)、有效熱容、逡逑入射角修正、壓降之間的關(guān)系，所研制的實(shí)驗(yàn)臺(tái)穩(wěn)定可靠，滿(mǎn)足熱管式集熱器的逡逑要求。Ｒｏｏｎａｋ等人？］設(shè)計(jì)并制作了熱管式集熱器，進(jìn)行理論和實(shí)驗(yàn)測(cè)試，首先逡逑基于系統(tǒng)熱分析建立數(shù)學(xué)模型，然后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，結(jié)果表明，在一定范圍內(nèi)熱逡逑管數(shù)越多系統(tǒng)效率越高

（３）玻璃－金屬式集熱器逡逑玻璃－金屬式集熱器又稱(chēng)為金屬吸熱體真空管式集熱器，吸熱體采用金屬材逡逑料，而且真空集熱管之間也都用金屬件連接，封接結(jié)構(gòu)如圖１－５所示。嚴(yán)格來(lái)講，逡逑熱管式集熱器也屬于玻璃－金屬式集熱器的一種，除此之外，玻璃－金屬式集熱器逡逑還有其它各種不同的形式，如同心套管式、Ｕ形管式、內(nèi)聚光式、直通式等等。逡逑玻璃－金屬式集熱器集熱效率高，成本低，但在集熱器的高溫環(huán)境下，金屬逡逑與玻璃封接的可靠性成為影響其性能的重要因素。以金屬與玻璃的封接原理、集逡逑熱管端頭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、新材料的研發(fā)為出發(fā)點(diǎn)，現(xiàn)階段研宄重點(diǎn)集中于研制封接界逡逑面應(yīng)力小、強(qiáng)度高、氣密性好、耐受性強(qiáng)的高溫真空集熱管［３３］。逡逑，，Ｉ邐．邐＾邋＾邐ａ邋＞ｓ邋／．邋ｙ，邋＾邋ｘ邋／邋ｘ邋ｘ邋／逡逑一—…■邋ｒｖ邋－邋ｖ、ｗ＼邋ｘ邋＊邋ｖ邋ｙ邋＞邋ｖ邋ｙ邋＾邋ｙ邋？邋＇邋／邋￥邋ｙ邋＞■＇、／邋’逡逑一’邐ＡｔＸ邋Ａｒ°＜邋／邐Ｋ．／逡逑金屬環(huán)邐玻璃管逡逑＇邋ｉ逡逑圖１－５玻璃－金屬封接結(jié)構(gòu)圖逡逑Ｆｉｇ．１－５邋Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ｇｌａｓｓ－ｍｅｔａｌ邋ｓｅａｌｉｎｇ逡逑綜上所述，真空管式集熱器種類(lèi)豐富，憑借結(jié)構(gòu)適應(yīng)性強(qiáng)、條件易于控制的逡逑優(yōu)點(diǎn)得到了較為廣泛的應(yīng)用

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2804246