基于气液两相流的循环集热晒管传热特性分析

发布时间：2024-05-10 22:11

　　为提高太阳能集热管供热水平,研究不同流速对太阳能集热管效率的影响,解决传统集热管受光面小、热损率高等突出问题,该文设计了一种具有高效吸收光热和保温性能的循环集热晒管。循环集热晒管由真空石英直管、石英弯管和连接段组成,真空石英直管之间采用串联循环方式连接,以扩大受光面积,增加接收的太阳热能。通过微元分析法推导循环集热晒管内双流体的液相与气相的能量平衡方程,建立了循环集热晒管内两相流数学模型;对两相流模型求解区域进行离散化和迭代求解,获得不同入口质量流量下晒管内水蒸气产生的位置和质量分数;设计并开展试验以验证两相流模型,分析单相流、两相流条件下循环集热晒管的热性能。研究表明:在入口质量流量4.42 kg/h条件下,循环集热晒管内流体达到饱和温度,开始汽化;晒管内流体温度与入口质量流量呈反相关,最高温度可达120℃,而晒管集热效率与入口质量流量呈正相关,最高集热效率可达0.87。综合考虑流体温度和集热效率,最优入口质量流量为4.15kg/h;两相流模型(压力为0.1 MB)得到的晒管集热效率理论曲线与试验测定曲线基本相符,误差在±2%以内。该文成果是真空管内两相流动分析的有益补充,为南疆盐碱...

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【部分图文】：

图2微元水体热能平衡

设微元水体长度为Δx，横断面与晒管内管的管截面相等，微元体平均水温为Tf，壁面水温为TFN,kf为水体的导热系数，热能等于温度梯度与导热系数之积，微元水体的热能平衡如图2所示。根据上述假定和图2，循环集热晒管内双流体的液相与气相的能量平衡方程为

图3试验装置图

在浙江大学紫金港校区开展循环集热晒管的两相流特性试验以验证双流体模型，试验装置主要为循环集热晒管辅以换热管。循环集热晒管相邻单元间利用U型管采用高温焊接的方式进行连接，布置见图3a。晒管与换热管均采用串联方式连接，换热管位于循环集热晒管正下方，用可控阀门进行连接，见图3b。循环集....

图4温度探头布置图

试验过程中给定盐碱水入口流速，观测太阳总辐照度、环境温度、风速、吸热涂层温度等参数。太阳总辐照度由TRM-2型太阳能测试系统自动进行观测，每15s记录1次。环境温度由RS-232温度记录仪表读取，测量精度0.05℃，放置在距地面1m、试验装置旁2m遮光处，在通风3min温....

图5实测吸热涂层的温度

经观测，现场太阳总辐射度为1000W/m2，环境温度38℃，风速4m/s，进口水温为30℃。取8.83和2.65kg/h入口质量流量进行两相流模型验证试验，2种流量下实测得到的吸热涂层温度见图5。3数值模拟与分析

本文编号：3969089