石墨烯納米流體熱管式太陽(yáng)能集熱器熱性能實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、太陽(yáng)能是一種清潔、高效的能源，在太陽(yáng)能利用領(lǐng)域商業(yè)化程度最高、推廣最普遍的是太陽(yáng)能光熱利用。熱管式太陽(yáng)能集熱器作為太陽(yáng)能熱利用裝置的一種常見(jiàn)形式，其用作熱量傳輸?shù)暮诵牟考樘?yáng)能重力熱管。由于太陽(yáng)輻射存在熱流密度波動(dòng)大以及低熱流密度的特點(diǎn)，要求熱管必須具備優(yōu)異的運(yùn)行啟動(dòng)特性。
　　本文提出并研究了一種石墨烯納米流體熱管式太陽(yáng)能集熱器。通過(guò)向去離子水中添加石墨烯納米顆粒制備水基石墨烯納米流體，用作太陽(yáng)能重力熱管的熱管工質(zhì)，改善太陽(yáng)能

2、重力熱管的啟動(dòng)性能與運(yùn)行特性。在對(duì)石墨烯納米流體太陽(yáng)能重力熱管運(yùn)行啟動(dòng)特性研究的基礎(chǔ)上，探究石墨烯納米流體太陽(yáng)能重力熱管用于熱管式太陽(yáng)能集熱器的實(shí)際運(yùn)行性能。本文所做工作主要包括以下幾個(gè)方面:
　　1)納米流體的制備、穩(wěn)定性及熱物性研究。配制了四種不同質(zhì)量濃度的水基石墨烯納米流體，利用分光度計(jì)法探究了分散劑添加量對(duì)納米流體穩(wěn)定性的影響，獲取了制備石墨烯納米流體最佳的分散劑添加量。實(shí)驗(yàn)測(cè)試了納米流體的導(dǎo)熱系數(shù)、粘度、接觸角等熱物性，

3、并分析了添加納米顆粒強(qiáng)化基液導(dǎo)熱系數(shù)的機(jī)理。最后結(jié)合重力熱管的運(yùn)行特性，耦合分析了導(dǎo)熱系數(shù)和粘度對(duì)熱管傳熱性能的影響，并結(jié)合納米流體的分散穩(wěn)定性，理論上確定了用作重力熱管工質(zhì)的適宜的納米流體濃度范圍。
　　2)納米流體太陽(yáng)能重力熱管運(yùn)行啟動(dòng)特性。首先對(duì)制作完成的熱管進(jìn)行熱管等溫性測(cè)試，確保其符合實(shí)驗(yàn)要求，在熱管等溫性測(cè)試中分析了熱管充液量對(duì)熱管運(yùn)行啟動(dòng)的影響，確定了適宜的熱管工質(zhì)充液量。通過(guò)熱管壁溫分布實(shí)驗(yàn)，達(dá)到了“可視化”研究太

4、陽(yáng)能重力熱管的啟動(dòng)過(guò)程，模擬太陽(yáng)能重力熱管用于太陽(yáng)能集熱器的實(shí)際工作狀況，對(duì)不同加熱功率、不同循環(huán)水溫、不同傾角下的太陽(yáng)能重力熱管的啟動(dòng)特性做了細(xì)致的研究。最后通過(guò)熱管傳熱性能對(duì)比實(shí)驗(yàn)，同時(shí)對(duì)比研究了不同石墨烯質(zhì)量濃度的納米流體熱管運(yùn)行啟動(dòng)性能。
　　3)搭建了兩種不同熱管形式的真空管太陽(yáng)能集熱器實(shí)驗(yàn)臺(tái)。將石墨烯納米流體太陽(yáng)能重力熱管用于真空管太陽(yáng)能集熱器，實(shí)驗(yàn)研究了這種新的熱管形式的真空管太陽(yáng)能集熱器的集熱性能，并以去離子水熱管