中空玻璃盖板热管平板式太阳集热器实验研究

摘要

平板型太阳集热器具有热效率高、价格低廉、容易与建筑物结合等优点而受到全球的瞩目。在国外，平板型太阳集热器在集热器市场占有率高达95％，在我国南方使用比较广泛。但因为抗冻性差，平板型太阳集热器的推广和使用在我国受到一定的影响。抗冻性能差已成为制约平板型太阳集热器推广和使用的主要因素。解决平板型太阳集热器抗冻性问题，对推动我国太阳能产业的发展，尤其是北方寒冷地区太阳能产业的发展有着重大的意义。
　　热管集热器由于采用了热管平板吸热芯代替普通的平板吸热芯，其抗冻性能得到加强。本文主要通过对比实验的方法来研究中空玻璃盖板热管平板式太阳集热器与加换热器的中空玻璃盖板平板式太阳集热器集热效果的差别，为热管平板式太阳集热器在寒冷地区的适用性提供参考。
　　文章介绍了重力热管的相关知识，建立了中空玻璃盖板热管平板式太阳集热器和加换热器的中空玻璃盖板平板式太阳集热器的数学模型。特别需要指出，本文经过严格的理论推导得出了单层玻璃-吸热板系统、双层玻璃-吸热板系统各层玻璃和吸热板的综合吸收率的计算公式。
　　为了探讨中空玻璃盖板热管平板式太阳集热器的集热性能，本文通过对比实验的方法测量了典型天气下集热系统的运行状况，得出了瞬时效率、日平均效率等热性能数据、画出曲线，并与带换热器的中空玻璃平板式太阳集热器的集热性能进行了比较，结果发现中空玻璃盖板热管平板式太阳集热器的集热效率比带换热器的中空玻璃盖板平板式太阳集热器的集热效率低，日平均效率低3%以内。于是得到结论，热管平板太阳集热器可以应用于北方寒冷地区。文章还提出了提高热管平板式太阳集热器集热性能的主要方法。

目录

中空玻璃盖板热管平板式太阳集热器实验研究

EXPERIMENTAL RESEARCH ON HEAT PIPE FLAT-PLATE SOLAR COLLECTOR WITH INSULATING GLAZING COVER

摘要

Abstract

第1章 绪论

1.1 课题背景

1.2 应用概述

1.2.1 应用概述

1.2.2 工作原理

1.3 国内外在该方向的研究现状及分析

1.3.1 国外研究现状

1.3.2 国内研究现状

1.4 课题研究的目的及意义

1.5 课题主要研究内容

第2章 热管技术

2.1 热管的工作原理

2.2 两相闭式热虹吸管

2.3 两相闭式热虹吸管内部的传热分析

2.3.1 热虹吸管传热过程中的七个环节及换热热阻

2.3.2 冷凝段的传热

2.3.3 蒸发段传热

2.4 两相闭式热虹吸管的传热极限

2.4.1 携带极限

2.4.2 沸腾极限

2.4.3 干涸极限

2.4.4 充液量与倾角对两相闭式热虹吸管传热的影响

2.5 本章小结

第3章 平板集热器数学模型

3.1 太阳辐射

3.2 盖板对太阳辐射的反射、吸收、透过和吸热板的反射、吸收

3.3 吸热板数学模型

3.4 热管传热模型

3.4.1 加热段

3.4.2 冷凝段

3.5 换热器与水箱内水的换热

3.6 集热器热损失

3.7 管道热损失

3.8 储水箱热损失

3.9 本章小结

第4章 实验台的结构设计及搭建

4.1 中空玻璃盖板热管平板式集热器实验台

4.1.1 中空玻璃盖板热管平板式集热器的结构及工作原理

4.1.2 吸热板制作

4.1.3 热管与蓄热水箱连接

4.1.4 集热器的主要尺寸及其它主要结构

4.2 加换热器的平板集热器实验台的搭建

4.2.1 加换热器的平板集热器的结构及工作原理

4.2.2 加换热器的平板式太阳集热器实验台搭建

4.3 测试仪器仪表的选择、标定及布置

4.3.1 温度测量

4.3.2 太阳辐射量的测量

4.4 本章小结

第5章 实验数据分析

5.1 平板型太阳集热器试验方法概述

5.2 实验数据分析

5.2.1 两次测试太阳辐射强度的变化情况比较

5.2.2 环境温度随时间的变化

5.2.3 水箱平均温度随时间变化

5.2.4 吸热板温度比较

5.2.5 瞬时效率比较

5.2.6 日平均效率比较

5.3 本章小结

第6章 误差分析

6.1 误差的基本理论

6.2 实验误差计算与分析

6.3 本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

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致谢