石墨填充型热管式真空管集热器热特性研究

摘要

太阳能集热器的性能是太阳能热利用的关键。热管式真空管集热器具有传热性能好、集热温度高等优点，具有广阔发展前景和重要研究意义。
　　在现存的热管式真空管集热器的传热性能研究的基础上，提出了一种利用石墨材料作为导热介质的新型热管式真空管集热器。石墨具有导热系数高、接触性能好等优点，能有效提高热管式真空管集热器的传热性能。为研究石墨填充型热管式真空管集热器的热性能，建立了石墨填充型热管式真空管集热器的物理模型和一维稳态传热数学模型，提出了其热损系数和集热效率的计算方法并进行了求解，与传统的肋片型、导热油型热管集热器的集热效率进行了比较分析。为预测石墨填充型热管集热器的运行状况，采用模拟仿真软件对其热性能进行建模和动态仿真，得到了石墨填充型热管集热器的出口温度和有效输出能量的变化图。
　　研究结果表明，石墨型热管集热器具有良好的传热性能，集热效率可达65.8％，比肋片型和导热油型热管集热器分别高出11%和7%；在春分日和冬至日这个时间段内有3.5h~10h以上的时间出口温度在100℃以上，可以产生蒸汽。本文创新性研究成果对进一步探索热管式真空管集热器的热性能、提高集热效率具有重要理论意义，对开发新型太阳能集热器具有重要借鉴价值。

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1 概述

1.1 研究背景

1.2太阳能集热器

1.3热管式真空管集热器国内外研究现状

1.4本文的研究内容

2 石墨填充型热管式真空管集热器的物理模型

2.1 石墨填充型热管集热器

2.2 石墨填充型热管集热器的物理模型

2.3 热性能影响因素分析

2.4 本章小结

3 石墨填充型热管集热器的一维稳态传热数学模型及求解

3.1 石墨填充型热管集热器的一维稳态传热数学模型

3.2 模型的边界条件

3.3 结论及分析

3.4 本章小结

4 石墨填充型热管集热器的仿真分析

4.1 模拟模型

4.2 模拟条件

4.3 模拟结果及分析

4.4 石墨填充型热管集热器在太阳房中的应用

4.5 本章小结

5 总结与展望

5.1 全文总结

5.2 本文创新点

5.3 对未来工作的展望

致谢

附录：数学符号说明

参考文献

在校期间发表论文