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易結垢等問題。本文利用內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產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插物對真空集熱管的強化傳熱效果進行了研究。主要的內容有： (1)采用FLUENT軟件對內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)加入內插物后強化傳熱效果十分明顯，同時也引起了管內阻力系數(shù)的增大，其中內插組合轉子的強化傳熱效果要大大優(yōu)于內插扭帶。 (2)搭建了實驗臺對繞花絲和組合轉子裝置在實際...

【文章頁數(shù)】：66 頁

【學位級別】：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構及工作過程
        1.2.3 強化傳熱技術的發(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 軟件及應用
    1.4 強化傳熱評價標準
    1.5 研究的目的及意義
    1.6 研究目標與內容
        1.6.1 研究目標
        1.6.2 研究內容
2 相關理論基礎
    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 質量守恒方程
    2.4 湍流模型在數(shù)值模擬當中的應用
        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 內插物的種類及其性能
        2.6.1 扭帶
        2.6.2 組合轉子
        2.6.3 繞花絲內插物
    2.7 管內插入物對比
3 太陽能真空集熱管內插物強化傳熱數(shù)值模擬研究
    3.1 數(shù)值計算
    3.2 SIMPLE 算法
        3.2.1 SIMPLE 算法的應用
        3.2.2 SIMPLE 算法的假設和具體步驟
    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 邊界條件設置
        3.4.4 計算結果
    3.5 數(shù)據(jù)計算
    3.6 結果分析
4 太陽能真空集熱管內插物強化傳熱實驗研究
    4.1 實驗系統(tǒng)
        4.1.1 內插物強化傳熱實驗裝置
        4.1.2 實驗過程
    4.2 實驗結果
5 總結與展望
    5.1 總結
    5.2 創(chuàng)新點
    5.3 研究展望
參考文獻
致謝
攻讀學位期間發(fā)表的科研成果



本文編號：3818796