自然循环太阳能蒸汽发生系统传热特性实验研究

【摘要】：槽式太阳能热利用技术是当前研究的热点,通过该技术产生120～200℃的中高温蒸汽可以在工业中广泛应用。槽式技术通过抛物柱面反射镜将太阳光聚焦到集热管的外壁上,加热集热管内工质。在系统正常工作时,集热管正对反射镜面部分温度较高,背面温度较低,一直处于管壁局部受热的状态。要提高系统光热转换效率和系统运行稳定性,对局部加热条件下集热系统的流动传热特性进行研究具有重要意义。 本文设计并搭建了自然循环槽式太阳能蒸汽发生系统模拟实验台,集热管热流密度3.7-7.5kW/m2,排汽压力0.15～0.35MPa。本文根据分离型热管特点重新定义了热管充液率,从集热管加热方式(全管加热,底部加热,顶部加热)、集热管加热温度(500℃,550℃),热管充液率(60%,120%)三个方面对稳定排汽阶段,热管回路的温度分布特征和变化规律进行了实验研究。 随着排汽压力和加热温度的提高,热管回路整体温度上升;热管充液率增大,冷凝水入口端蒸汽逆流和上升管液体回流作用增强,热管回路温度出现周期性波动。以0.2MPa稳定排汽工况为例,得到以下结论： (1)热管60%充液率,500℃加热温度下：底部加热方式相比全管加热方式集热管平均传热系数(hj)升高了13.20%,系统热阻(Rpipe)下降了11.41%；顶部加热方式相比全管加热方式hj升高了7.98%,Rpipe下降了8.49%。 (2)热管60%充液率,随着加热温度由500℃增加到550℃：全管加热方式hj升高了13.53%,Rpipe降低了12.27%；底部加热方式hj升高了15.25%,Rpipe降低了14.37%；顶部加热方式hj升高了18.54%,Rpipe降低了15.42%。 (3)500℃加热温度,随着热管充液率由60%增加到120%：全管加热方式hj升高了25.80%,Rpipe降低了17.74%；底部加热方式hj升高了20.40%,Rpipe降低了14.82%；顶部加热方式hj升高了32.64%,Rpipe降低了18.58%。 在本文定温加热工况下,蒸发段水平布置的分离型热管,底部加热方式集热管平均传热系数较高,热管热阻较低,系统的自然循环传热特性较好。 【关键词】：自然循环 加热方式 蒸汽发生系统 分离型热管 传热特性
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TK515
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-8
• 主要符号表8-12
• 1 绪论12-23
• 1.1 研究目的和意义12-13
• 1.2 国内外研究现状13-21
• 1.3 本文研究的主要内容21-23
• 2 自然循环太阳能蒸汽发生系统模拟实验台设计及搭建23-40
• 2.1 实验台总体设计23-25
• 2.2 热管回路布局及流动阻力分析25-32
• 2.3 实验台主要设备介绍32-35
• 2.4 系统传热过程及热阻分析35-38
• 2.5 本章小结38-40
• 3 实验测量系统及调试40-49
• 3.1 温度测量系统40-44
• 3.2 压力测量系统及气密性检验44-45
• 3.3 蒸汽输出控制及测量系统45
• 3.4 热管充液率45-47
• 3.5 数据采集及记录系统47
• 3.6 系统运行功率调试47-48
• 3.7 本章小结48-49
• 4 实验数据分析49-81
• 4.1 分离型回路热管自然循环特性49-60
• 4.2 加热方式对系统传热特性影响60-65
• 4.3 加热温度对系统传热特性影响65-68
• 4.4 充液率对系统传热特性影响68-71
• 4.5 系统热阻及传热特性分析71-79
• 4.6 本章小结79-81
• 5 总结与展望81-83
• 5.1 本文主要结论81-82
• 5.2 本文主要创新点82
• 5.3 展望82-83
• 参考文献83-88
• 作者简介88

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