DSG槽式太陽能集熱管傳熱特性研究.pdf

1、DSG’槽式太陽能發(fā)電技術(shù)，簡化了傳統(tǒng)槽式太陽能熱利用的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，提高了整個集熱系統(tǒng)的光熱轉(zhuǎn)化效率，是當(dāng)今研究發(fā)展的新方向。本文實(shí)驗(yàn)及理論研究了DSG集熱器熱效率及集熱金屬管周向溫度分布，對于降低集熱管溫度和周向最大溫差以延長涂層壽命、減少集熱管的熱損及熱應(yīng)力等DSG關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展有著重要的意義。
　　 本文建立DSG槽式太陽能熱效率及集熱金屬管壁溫度測試實(shí)驗(yàn)臺，分析了不同工況對DSG槽式集熱器熱效率及管壁溫度的影響，實(shí)驗(yàn)表明：

2、太陽輻射強(qiáng)度和工質(zhì)流速對集熱器熱效率影響較大；當(dāng)太陽輻射強(qiáng)度從200W/m2變化至600 W/m2時，熱效率從44％提高至54％，壁面溫度增加了7K；工質(zhì)流速由0.4 kg/s變化至1.2 kg/s時，熱效率提高了近3個百分點(diǎn)。
　　 擬合并驗(yàn)證了以金屬管壁溫為基準(zhǔn)的熱損計(jì)算公式，分析表明：熱損隨著壁面溫度呈指數(shù)規(guī)律提高，集熱金屬管壁面溫度從100℃增加到300℃時，熱損從5 W/m2增加到35 W/m2左右；熱損與環(huán)境風(fēng)速成線

3、性關(guān)系，環(huán)境風(fēng)速從0增加到10m/s時，熱損由19W/m2增加至31 W/m2；當(dāng)環(huán)境溫度由273K變化至303K時，熱損只降低了3 W/m2左右。
　　 以DSG集熱管為研究對象，總結(jié)出管內(nèi)工質(zhì)流態(tài)為分層流、環(huán)狀流的臨界質(zhì)量流速值及其傳熱系數(shù)，建立了集熱金屬管導(dǎo)熱傳熱模型，并對物理模型及控制方程進(jìn)行網(wǎng)格劃分和離散，得到多元非線性方程組，采用最小二乘法對其進(jìn)行求解。計(jì)算結(jié)果與本文實(shí)驗(yàn)及Eck實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了比較，相對誤差在10％以內(nèi)，

4、驗(yàn)證了數(shù)值模擬的正確性。
　　 利用數(shù)值模擬，研究了集熱管內(nèi)工質(zhì)三種流態(tài)下周向溫度分布及太陽輻射強(qiáng)度、工質(zhì)流速、環(huán)境風(fēng)速、環(huán)境溫度、金屬管材質(zhì)等對金屬管周向溫度的影響。研究表明：在7MPa下，環(huán)狀流的金屬管壁周向溫度的最大溫差最小，約7-12℃左右；分層流的最大溫差次之約為12-22℃左右；而飽和蒸汽段最大溫差最大達(dá)到30-35℃左右。太陽輻射強(qiáng)度對金屬管壁面最高溫度的影響較大。當(dāng)輻射強(qiáng)度從200W/m-2變化至800W/m2時