納米流體在分離型熱管槽式太陽能集熱系統(tǒng)中對流傳熱特性研究.pdf

1、太陽能熱管自然循環(huán)系統(tǒng)以其高效低換熱溫差、結(jié)構(gòu)簡單、無需泵功等特點，為太陽能中高溫集熱系統(tǒng)提供了一種新的方向。傳統(tǒng)換熱工質(zhì)，如水、導熱油、熔巖的導熱系數(shù)較低，使得提高太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)的熱效率受到了嚴重限制。尋找和開發(fā)一種高導熱性的換熱工質(zhì)變得十分具有吸引力，而納米流體不失為一種理想的新選擇。本課題即將納米流體和熱管兩種技術相結(jié)合，提出了一種新型的分離型熱管自然循環(huán)太陽能中高溫集熱系統(tǒng)裝置。
　　在課題組現(xiàn)有的研究基礎上，本文對分離

2、型熱管自然循環(huán)槽式太陽能中高溫集熱系統(tǒng)模擬實驗臺進行了設計計算，同時采用兩種不同的計算模型(均相模型和分相模型)對系統(tǒng)的流動阻力進行了理論分析，為自然循環(huán)集熱系統(tǒng)的建立和流動阻力的研究提供了理論基礎。
　　在此基礎上，本文重點對0.5MPa飽和態(tài)Al2O3納米流體在集熱管內(nèi)的混合對流換熱特征進行了等比例尺度的數(shù)值計算。主要對等入口流速、等Re數(shù)和等Pe數(shù)三種條件下納米流體管內(nèi)混合對流傳熱特性隨其濃度變化的規(guī)律進行了研究，還對入口流

3、速和熱流密度對管內(nèi)混合對流傳熱特性的影響以及納米流體強化(弱化)對流傳熱的機理進行了初步探討。研究結(jié)果表明，在等流速、等Re數(shù)和等Pe數(shù)三種工況條件下，隨著納米流體濃度的增加，納米流體對管內(nèi)混合對流傳熱表現(xiàn)出一定的弱化效果。
　　納米流體導熱系數(shù)和粘度增大的最終結(jié)果表現(xiàn)為弱化管內(nèi)自然對流的現(xiàn)象。在低流速條件下，自然對流效果明顯，管內(nèi)表現(xiàn)出混合對流現(xiàn)象，自然對流強化了管內(nèi)的對流傳熱，但由于納米流體弱化自然對流，因此最終表現(xiàn)出弱化對流