塔式太阳能腔式吸热器联箱两相流量分配实验研究

摘要

塔式太阳能腔式吸热器以水为传热工质具有无污染，热流密度高的巨大优势，因此近年来得到广泛的关注与发展。腔式吸热器中的部分分配联箱中存在气液两相状态，若各出口分支管气液流量偏差过大，在热流密度较高的受热面处会造成部分受热管传热恶化，热应力分布极为不均甚至出现爆管的危险。
　　本文根据某10MW塔式太阳能腔式吸热器中问联箱的设计参数，对太阳能吸热器中的分配联箱按几何和流动相似原理进行模化，并搭建气液两相流量分配实验台，探索在分层流和波状流流型下，联箱内部结构对各个分支管出口气液流量分配特性的影。不同流型流入传统联箱时发现，各分支管气液流量分配极度不均匀，为此从改变联箱内部结构方面改善各分支管的分配特性。首先对单入口分配联箱在两种不同流型及三种不同结构下进行实验，并对三种联箱结构的分配特性和压降进行对比及分析;然后对双入口分配联箱在两种不同流型以及两种不同结构下进行实验，并对两种联箱结构的分配特性和压降进行对比及分析;最后在保持液相折算速度不变，逐渐增加气相折算速速时，研究传统联箱与新型联箱各个分支管内气液流量分配特性及压降变化趋势。
　　研究结果表明，传统联箱内加装均匀笛形孔分流器在分层流、波状流流型下均有效的改善分配特性，波状流流型下尤为明显。利用差压计测得加装笛形分流器后所带来的压降代价也相对较低。

目录

声明

摘要

1．1 研究背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 国内外塔式太阳能吸热器发展状况

1．2．2 国内外对联箱内气液两相流量分配的研究

1．2．3 本文研究内容

第2章 实验系统及实验方法

2．1 空气-水气液两相流实验系统

2．1．1 气体控制系统

2．1．2 液体控制系统

2．1．3 两相混合发展段

2．1．4 联箱实验段

2．1．5 分离测量罐系统

2．2 实验测量仪器

2．2．1 气体流量计

2．2．2 液体流量计

2．2．3 温度、压力压差测量仪器

2．3 数据采集系统

2．4 实验步骤及注意事项

2．4．1 实验步骤

2．4．2 注意事项

2．5 实验数据处理方法

2．6 气液质量平衡误差处理及分析

2．6．1 误差处理方法

2．6．2 误差分析

2．7 本章小结

第3章 不同流型下单入口径向引入不同联箱结构的实验研究

3．1 传统联箱下不同流型的实验研究

3．1．1 实验工况

3．1．2 数据处理及分析

3．2 均匀笛形孔联箱下不同流型的实验研究

3．2．1 实验工况

3．2．2 数据处理及分析

3．3 非均匀笛形孔联箱下不同流型的实验研究

3．3．1 实验工况

3．3．2 数据处理及分析

3．4 三种联箱相同流型下流量分配及压降对比

3．4．1 三种单入口联箱分层流及波状流下流量分配对比

3．4．2 三种单入口联箱下流量分配宏观分析

3．4．3 三种联箱单入口分层流及波状流下压降对比

3．5 本章小结

第4章 不同流型下双入口径向引入不同联箱结构的实验研究

4．1 传统联箱下不同流型的实验研究

4．1．1 实验工况

4．1．2 数据处理及分析

4．2 均匀笛形孔联箱下不同流型的实验研究

4．2．1 实验工况

4．2．2 数据处理及分析

4．3 两种联箱相同流型下流量分配及压降情况对比

4．3．1 两种双入口联箱分层流及波状流下流量分配对比

4．3．2 两种双入口联箱分层流及波状流下压降对比

4．4 研究流型区域内气体对气液分配均匀性的影响

4．5 本章小结

第5章 结论与展望

5．1 全文总结

5．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

致谢