太陽能真空集熱管內(nèi)傳熱特性的研究

【摘要】： 太陽能真空集熱管以其良好的集熱和保溫特性,近年來得到國內(nèi)外眾多學者和研究機構的廣泛關注。本文在總結(jié)了國內(nèi)、外真空管式太陽能集熱器內(nèi)流動與換熱分析的發(fā)展現(xiàn)狀和最新研究動態(tài)的基礎上,針對真空集熱管內(nèi)插同心不銹鋼管情況下的流動與換熱分析進行了研究。 本文建立了外徑為47mm的真空集熱管內(nèi)插不銹鋼管流體流動的數(shù)理模型,在此基礎上建立二維對稱結(jié)構的計算流場,利用FLUENT軟件進行數(shù)值模擬過程中的幾何建模、計算流域的確定、網(wǎng)格劃分、邊界條件的選取、湍流模型的選擇以及求解參數(shù)的設置,通過對不同內(nèi)插管直徑、進口流速、太陽輻射等工作參數(shù)下集熱管流道內(nèi)的流動與換熱的數(shù)值模擬,得出各參數(shù)下集熱管內(nèi)的流場和溫度場的分布圖,對模擬結(jié)果進行分析,得出各參數(shù)對集熱管內(nèi)對流換熱性能的影響規(guī)律。通過綜合分析可知,集熱管內(nèi)對流換熱主要取決于內(nèi)插管直徑、進口速度、換熱溫差以及太陽輻射強度。 本文同時還對各種不同的內(nèi)插管管徑下不同流速下的阻力特性進行了研究。根據(jù)分析和模擬結(jié)果可以得出,要得到集熱管內(nèi)對流換熱的最佳性能,需要各參數(shù)的最優(yōu)組合,真空集熱管內(nèi)插管存在一最佳的內(nèi)插管直徑,使得流動的壓力損失最小。通過對真空管內(nèi)阻力特性的分析,認為當內(nèi)插管直徑大約14mm時阻力最小。內(nèi)插管進口流速為10-12m/s時總的阻力損失最小。 【關鍵詞】：真空太陽能集熱管 內(nèi)插管 對流換熱 數(shù)值模擬
【學位授予單位】：華南理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2010
【分類號】：TK515;TK124
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-10
• 第一章 前言10-22
• 1.1 課題背景10
• 1.2 太陽能熱利用技術的發(fā)展概述10-14
• 1.3 幾種主要太陽能集熱器14-18
• 1.4 太陽能真空集熱管研究現(xiàn)狀18-20
• 1.5 本課題的研究意義和工作內(nèi)容20-22
• 1.5.1 本課題的研究意義20
• 1.5.2 課題的工作內(nèi)容20-22
• 第二章 集熱管內(nèi)傳熱數(shù)理模型及控制方程的建立22-37
• 2.1 集熱管內(nèi)數(shù)理模型的建立22-23
• 2.2 集熱管內(nèi)傳熱數(shù)值模擬方法的研究23-30
• 2.2.1 湍流傳熱的數(shù)值解法24-26
• 2.2.2 幾種常見的數(shù)值模擬方法26-27
• 2.2.3 集熱管內(nèi)流場數(shù)值模型的選擇27-30
• 2.3 集熱管內(nèi)傳熱流動控制方程的建立和求解30-35
• 2.3.1 計算模型的基本假定30-31
• 2.3.2 傳熱基本控制方程的建立31-33
• 2.3.3 集熱管內(nèi)流動換熱相關參數(shù)的確定33-34
• 2.3.4 控制方程組的求解34-35
• 2.4 本章小結(jié)35-37
• 第三章 真空集熱管內(nèi)傳熱特性的數(shù)值模擬求解37-45
• 3.1 有限容積法及其分析軟件37-40
• 3.1.1 有限容積法（Finite Volume Method, FVM）37-38
• 3.1.2 有限容積法分析軟件FLUENT 介紹38-40
• 3.2 模型邊界條件設置40-42
• 3.2.1 速度進口邊界條件的設置41
• 3.2.2 自由流出邊界條件41
• 3.2.3 固壁邊界條件41-42
• 3.2.4 對稱邊界條件42
• 3.3 網(wǎng)格劃分和求解設置42-44
• 3.3.1 網(wǎng)格劃分42-43
• 3.3.2 fluent 求解設置43-44
• 3.4 本章小結(jié)44-45
• 第四章 集熱管內(nèi)傳熱數(shù)值模擬結(jié)果分析45-66
• 4.1 模擬結(jié)果分析45-60
• 4.1.1 內(nèi)插管半徑的影響49-50
• 4.1.2 進口空氣流速的影響50-55
• 4.1.3 溫差對對流換熱的影響55-56
• 4.1.4 太陽輻射的影響56-60
• 4.2 集熱管內(nèi)阻力特性的分析60-65
• 4.2.1 插管管徑對能量損失的影響60-62
• 4.2.2 流速對壓力損失的影響62-65
• 4.3 本章小結(jié)65-66
• 總結(jié)和展望66-68
• 參考文獻68-72
• 攻讀碩士學位期間取得的研究成果72-73
• 致謝73

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