分離式太陽能熱管供暖裝置及充液率研究

【摘要】：太陽能在建筑中具有很大的利用潛力,利用太陽能可以滿足生活熱水與供暖此類低品位能耗的需求。本課題采用太陽能為熱源,以分離式熱管作為傳熱元件,將壁掛式太陽能熱水器與內墻相結合,提出一種分離式太陽能熱管供暖裝置,利用內墻輻射對房間進行供暖,同時具備供生活熱水功能。本裝置采用太陽能運行,不消耗額外動力,同時實現(xiàn)了各構件與建筑的一體化結合。分離式太陽能熱管供暖裝置將太陽能轉換成熱水,利用熱管汽化潛熱高效傳遞熱能的特性將熱量傳遞至內墻,由墻體進行蓄熱放熱實現(xiàn)供暖。其主要組成構件為集熱器、儲熱水箱、分離式熱管、內墻。相比于其他供暖方式,分離式太陽能熱管供暖裝置具有采用清潔的可再生能源為熱源、高效傳熱、舒適、隱蔽性好、無動力供暖等優(yōu)點及局限于白天集熱,夜間放熱等不足。本課題選取了南京地區(qū)某住宅樓南向標準層的兩個房間,對裝置的核心傳熱元件分離式熱管進行設計。首先根據熱源條件,選擇合適的工作介質,計算比較水和氨在不同工作溫度下對熱管性能影響較為關鍵的熱物理性質,得出最合適的工作介質為水,熱管工作溫度為40℃,工作壓力為7375 Pa;然后選擇管殼材料及尺寸,最佳為304不銹鋼,管徑16mm,壁厚1mm,并進行壓力校核。最后說明了充液率對熱管的影響及其兩種計算方法,R1為滿足熱管運行下蒸發(fā)段的充液量不燒干時的充液率,R2為熱管達到穩(wěn)定工作狀態(tài)下,綜合考慮蒸汽上升管、液體下降管及冷凝段時的充液率。結果表明：蒸發(fā)段和冷凝段管長變化時對R2值幾乎沒有影響,而液體下降管對R2值影響較大,液體下降管對R1值的影響大于于蒸發(fā)段和冷凝段對R1值的影響；可以通過增加分離式熱管冷凝段的管排數來減少管內的充液率,當蒸發(fā)段的管排數為3,冷凝段的管排數為4～6時,管內的充液率值較為穩(wěn)定；管內溫度在40℃左右變化時對分離式熱管的充液率值影響不大。 【關鍵詞】：太陽能 供暖 分離式熱管 充液率 無動力
【學位授予單位】：南京工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TU832.17;TK519
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第1章 緒論9-18
• 1.1 課題研究背景9-10
• 1.2 研究目的與意義10-11
• 1.3 國內外研究現(xiàn)狀11-16
• 1.3.1 太陽能供暖的研究現(xiàn)狀11-13
• 1.3.2 熱管的研究現(xiàn)狀13-16
• 1.4 本文主要研究內容16-18
• 第2章 分離式太陽能熱管供暖原理及裝置18-25
• 2.1 分離式太陽能熱管供暖原理18-21
• 2.1.1 熱管18-20
• 2.1.2 分離式熱管20-21
• 2.2 分離式太陽能熱管供暖裝置21-24
• 2.2.1 分離式太陽能熱管供暖裝置的組成21-22
• 2.2.2 分離式太陽能熱管供暖裝置的運行22-23
• 2.2.3 分離式太陽能熱管供暖裝置的特點23-24
• 2.3 本章小結24-25
• 第3章 分離式熱管的設計及傳熱25-43
• 3.1 分離式熱管的設計25-33
• 3.1.1 分離式熱管的設計概況25-26
• 3.1.2 分離式熱管工作介質的選擇26-29
• 3.1.3 分離式熱管管殼的材料選擇及設計29-33
• 3.2 分離式熱管的傳熱33-41
• 3.2.1 傳熱極限33-34
• 3.2.2 蒸發(fā)段的初步設計及傳熱34-36
• 3.2.3 冷凝段的初步設計及傳熱36-39
• 3.2.4 溫度分布39-41
• 3.3 分離式熱管的循環(huán)動力41-42
• 3.4 本章小結42-43
• 第4章 分離式熱管的充液率分析43-54
• 4.1 充液率對熱管的影響43-44
• 4.2 充液率的計算方法44-47
• 4.3 管長對充液率的影響分析47-50
• 4.3.1 蒸發(fā)段的管長對充液率的影響47-48
• 4.3.2 冷凝段的管長對充液率的影響48-49
• 4.3.3 液體下降管的管長對充液率的影響49-50
• 4.4 管排數對充液率的影響分析50-52
• 4.4.1 蒸發(fā)段的管排數對充液率的影響50-51
• 4.4.2 冷凝段的管排數對充液率的影響51-52
• 4.5 管內溫度對充液率的影響分析52
• 4.6 本章小結52-54
• 第5章 結論與展望54-56
• 5.1 結論54
• 5.2 展望54-56
• 參考文獻56-59
• 攻讀碩士學位期間的成果59-60
• 致謝60-61
• 附錄61-64

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