热管应用于太阳能地板辐射供暖的实验研究

【摘要】：热管具有传热速度快、热阻小、导热能力强等优点，地板辐射供暖是一种节能、舒适的供暖方式，以热管代替地板辐射供暖所用的塑料管的供暖系统是一种新型的供暖方式。本文对热管在地板辐射供暖中的应用进行研究，针对太阳能供暖系统中存在的供热热量不足、管道易冻等问题提出了解决方案，并提出了一种适用于太阳能地板辐射供暖的新型热管。 首先，对热管的冷凝段在空气中自然冷却时，热管的温度特性进行了实验研究，发现在所选取的几种工况下，铜—水热管冷凝段和蒸发段长度比为6:1时热管的换热量最大。 其次，进行了热管的蒸发段置于热水管道内、热管的冷凝段敷设于地板层内的实验研究，分析了热源的供水温度和热管数量对地板表面温度的影响，发现两根热管加热面积为30×30cm2的地板、热源的供水温度为44.5℃时，地板的表面温度可以达到29℃，热源的供水温度为35.2℃时，地板的表面温度可以达到26℃，并与地暖管的换热能力进行了对比，发现在同等条件下，采用热管换的地板的表面温度比采用地暖管换热的地板的表面温度高2℃。 再次，针对太阳能供暖系统存在的问题，提出了一种空气、水两介质的太阳能供暖系统，以解决太阳能供暖系统出现的易冻、供热量不足的缺点。 最后，提出了一种太阳能地板辐射供暖用的气液分离式热管，该热管内的传热工质的气相和液相分开流动，减小了流动热阻，而且蒸发段和冷凝段的换热面积可以根据需求改变。 【关键词】：地板辐射供暖 太阳能 热管 节能
【学位授予单位】：西安科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TU832
【目录】：

• 摘要2-3
• Abstract3-5
• 目录5-8
• 1 绪论8-16
• 1.1 研究背景及意义8-10
• 1.2 地板辐射供暖的特点及发展简史10-11
• 1.2.1 低温热水地板辐射供暖的特点10
• 1.2.2 低温热水地板辐射供暖的发展简史10-11
• 1.3 热管技术的研究现状11-13
• 1.4 太阳能采暖的研究进展13-14
• 1.4.1 国外太阳能采暖的研究现状13
• 1.4.2 国内太阳能供暖的研究现状13-14
• 1.5 本文的研究内容14-16
• 2 热管的理论研究16-23
• 2.1 热管的工作原理及分类16-20
• 2.1.1 热管的工作原理16-17
• 2.1.2 热管的特点17
• 2.1.3 热管的分类17-20
• 2.2 热管的传热极限20
• 2.3 热管的设计20-23
• 2.3.1 液体的工质20-21
• 2.3.2 吸液芯21-22
• 2.3.3 充液量22-23
• 3 热管地板辐射供暖的实验设计23-28
• 3.1 实验目的及原理23-24
• 3.1.1 实验目的23
• 3.1.2 实验原理23-24
• 3.2 实验地点及时间24
• 3.3 实验装置24-25
• 3.4 实验内容25-26
• 3.5 测量方法26-27
• 3.5.1 测温原理26
• 3.5.2 测点布置26-27
• 3.5.3 数据记录方法27
• 3.6 实验步骤27-28
• 4 实验数据处理及分析28-50
• 4.1 热管冷凝段的自然冷却实验28-37
• 4.1.1 铜—甲醇热管冷凝段和蒸发段长度比 6 : 1 工况28-30
• 4.1.2 铜—甲醇热管冷凝段和蒸发段长度比 3 : 1 工况30-32
• 4.1.3 铜—甲醇热管冷凝段和蒸发段长度比 1.8 : 1 工况32-34
• 4.1.4 铜—水热管冷凝段和蒸发段长度比为 6 : 1 工况34-37
• 4.2 热管工质和蒸发段长度的选择37-38
• 4.3 热管加热混凝土块实验38-49
• 4.3.1 单根热管加热 30×30cm2混凝土块39-41
• 4.3.2 两根热管加热 30×30cm2混凝土块41-45
• 4.3.3 两根热管加热 50×50cm2混凝土块45-47
• 4.3.4 地暖管加热 30×30cm2混凝土块47-49
• 4.4 本章小结49-50
• 5 太阳能供暖系统及新型热管50-61
• 5.1 太阳能供暖系统简介50-52
• 5.1.1 被动式太阳能供暖50-51
• 5.1.2 主动式太阳能供暖51-52
• 5.2 太阳能供暖系统的辅助热源52-54
• 5.2.1 锅炉53
• 5.2.2 热泵53-54
• 5.3 空气、水两介质太阳能供暖系统54-56
• 5.3.1 工作原理54-55
• 5.3.2 空气、水两介质太阳能供暖系统的特点55-56
• 5.4 新型热管56-60
• 5.4.1 传统热管存在的问题56-57
• 5.4.2 新型热管的设计57-59
• 5.4.3 气液分离式热管的特点59-60
• 5.5 本章小结60-61
• 6 结论61-63
• 6.1 研究结论61
• 6.2 本文创新之处61-62
• 6.3 进一步工作的建议62-63
• 致谢63-64
• 参考文献64-68
• 附录68

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