太阳能集热器装置用纳米流体特性研究

摘要

目前，纳米流体在太阳能中的应用是研究的热点之一。本文将纳米流体工质与太阳能集热以及模拟换热装置相结合，基于纳米流体不同于基液的换热性能和集热特性，设计了发热元件散热、太阳能热管集热和水浴换热实验。研究与分析了纳米流体的材料、体积分数以及太阳辐射的光照强度对其传热、集热性能的影响。
　　实验结果显示：
　　（1）使用多壁碳纳米管（MWCNTs）纳米流体作为工质进行发热元件的散热，具有良好的换热性能。与常用的Al2O3纳米粒子相比，碳纳米管纳米粒子的散热能力更强。因此，选择碳纳米管作为传热实验的纳米材料。
　　（2）MWCNTs纳米流体浓度对太阳能集热装置集热能力有着较为明显的影响，随着纳米流体的体积分数增大而增大。不同集热装置的集热效率不同，涂层集热管的集热效率要高出透明集热管17.9％，集热装置对集热量和集热效率有着很大的影响。另外，不同集热工质对太阳能集热量的影响不同，在集热量和集热效率上，纳米流体和H2O相比较，集热量最低也可高出57.67kJ，集热效率可高出7.2%。综上可知，多壁碳纳米管纳米流体在太阳能集热换热领域有着较好的效率。
　　（3）在基液中添加MWCNTs有助于提高换热流体的导热系数，增强了水浴实验的换热效率和蓄热效率。在相同条件下，和水相比，多壁碳纳米管纳米流体的集热换热性能更为优秀。因此，纳米流体应用在太阳能蓄热装置中会有较好的发展前景。
　　因此，MWCNTs纳米流体在模拟太阳能系统的应用实验中，导热系数和换热功率的明显提高，能够显著提高模拟太阳能集热装置的集热和储热效率，强化了集热换热特性的能力。可见，纳米流体在太阳集热应用领域具有较高的实用性，是一种非常有效的新型集热换热性能工质。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 课题研究的背景及意义

1.2 国内外的研究状况

1.3纳米流体传热研究进展

1.4 纳米流体在太阳能中应用的研究进展

1.5 多壁碳纳米管简介

1.6本文的主要研究思路与内容

第二章 纳米流体的制取与实验测试仪器

2.1 纳米流体材料及制备仪器

2.2 纳米流体的制备

2.3 纳米流体的制备与计算

2.4 实验数据采集装置

2.5小结

第三章 碳纳米管流体应用于换热的实验研究

3.1 纳米流体换热性能实验系统

3.2 实验结果

3.3 水作为冷却液的实验分析

3.4 丙二醇-水混合液作为冷却液的实验分析

3.5 Al2O3纳米流体作为冷却液的实验分析

3.6 MWCNTs纳米流体作为冷却液的实验分析

3.7 讨论

3.8 小结

第四章 MWCNTs纳米流体应用于太阳能集热器中性能研究

4.1 实验装置

4. 2 实验结果与讨论

4.3 小结

第五章 MWCNTs流体应用于水浴实验的集热换热特性研究

5.1 实验装置

5.2 实验结果与讨论

5.3 小结

第六章 总结及展望

6.1 实验结果总结

6.2 总结

6.3 课题的创新点

6.4 展望

参考文献

读硕士期间已发表的论文

致谢