回路型重力热管太阳能蒸汽发生系统的设计及理论分析

【摘要】： 中高温蒸汽在工业上的用途非常广泛，针对工业上需求量很大的180℃左右的蒸汽，本文设计了回路型重力热管太阳能蒸汽发生系统。该系统独创性地把回路型重力热管与抛物槽聚焦集热器结合起来，利用传热性能优良的回路型重力热管把抛物槽聚焦集热器收集到的太阳能传递给锅筒内的水，产生中高温蒸汽。分析表明回路型重力热管适合与抛物槽集热器结合产生中高温蒸汽，在太阳能热利用的中高温领域有着广阔的前景。 本文具体介绍了回路型重力热管太阳能蒸汽发生系统各个部件的设计，对锅筒的设计考虑了其密封、安全阀和压力控制等问题，采用自力式压力调节阀能够使锅筒内蒸汽的压力波动小于±7％，保证了锅筒的稳定安全运行；在完成搭建回路型重力热管太阳能蒸汽发生系统装置的基础上，建立了回路型重力热管系统性能的测量系统，通过分析得到：系统的效率和集热器的效率可以根据测量锅筒的饱和蒸汽温度和压力、回路型重力热管沿程管壁温度、太阳辐射强度以及锅筒排出的蒸汽流量等参数进行计算，并分析确定了上述主要参数的测量方法。 通过对回路型重力热管太阳能蒸汽发生系统的传热过程进行热阻分析，建立了系统性能的计算模型，计算结果表明：集热器的热损失系数U，基本不受太阳辐射强度Ⅰ影响，而受吸收涂层的发射率ε的影响比较大，吸收涂层的发射率ε越高集热器的热损失系数U，越大，采用ε=0.1的化学涂铜黑时和ε=0.9的黑板漆作为吸收涂层时，集热器的热损失系数增大了约6.43W／(m~2·K)；集热器效率η_c和系统效率η随太阳辐射强度Ⅰ的增大而增大，随发射率增大而减少；集热器效率和系统效率随锅筒内饱和蒸汽温度的升高而减少，当锅筒内饱和蒸汽的温度从170℃升高到200℃时，采用ε=0.9黑板漆、ε=0.4选择性吸收涂料和ε=0.1化学涂铜黑作为吸收涂层时，集热器效率分别减少了1.9％、1.1％和0.3％，系统效率分别减少了3.6％、2.8％和2％。 【关键词】：回路型重力热管 太阳辐射强度 热损失系数 发射率 吸收涂层 系统效率 集热器效率
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：TK513
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-7
• 目录7-9
• 主要符号表9-10
• 第一章 绪论10-19
• 第一节 研究背景及意义10-12
• 第二节 国内外太阳能蒸汽的研究现状12-17
• 第三节 热管在太阳能热利用中的应用17
• 第四节 本文的主要任务和目的17-19
• 第二章 回路型重力热管太阳能蒸汽发生系统的设计19-40
• 第一节 系统简介20-21
• 第二节 抛物槽集热器21-24
• 第三节 支架高度的设计24-25
• 第四节 回路型重力热管的设计25-33
• 第五节 锅筒的设计33-38
• 第六节 吸收涂层及保温材料38-40
• 第三章 回路型重力热管太阳能蒸汽发生系统性能的测量系统和测量方法40-49
• 第一节 太阳辐射强度测量元件40-41
• 第二节 测压元件及压力调节元件41-42
• 第三节 测温元件42-45
• 第四节 系统效率和集热器效率的测量方法45-49
• 第四章 回路型重力热管太阳能蒸汽发生系统性能的计算模型49-67
• 第一节 集热器传热过程的分析50-55
• 第二节 回路型热管传热过程及热阻分析55-60
• 第三节 系统性能的计算60-67
• 第五章 结论67-73
• 参考文献73-77
• 攻读硕士学位期间发表的论文77-78
• 致谢78

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