太阳能热管启动性能实验研究

【摘要】： 太阳能热管作为热管真空管集热器的核心部件,对集热器的集热性能及安全性能起着重要的作用。本课题组为了解决太阳能热管的防冻问题,提出了利用混合工质(水和乙醇)代替单一工质(水)的新思路,研究了工质浓度、充液率、倾角、加热功率对太阳能热管传热性能的影响。热管能否正常的迅速的启动进入稳定工作状态,对热管的实际应用有重要意义。本文在课题组前人工作的基础上,进一步对太阳能热管的启动性能展开了实验研究工作。 本文设计了一套一体化便捷式的热管抽真空充液系统,并研究出一种反复让热管工质蒸发冷凝从而彻底排除不冷凝性气体,采用毛细铜管作热管工艺管,在加热热管管内正压的情况下机械密封热管的热管制作方法,从而确保所做热管具有良好的性能。 本文通过实验研究了工质浓度、倾角、蒸发温度、不冷凝性气体对热管启动性能的影响,得出了以下结论: (1)工质的浓度对热管启动性能的影响在恒温水浴的温度高低不同时有根本的不同。 a在较低的恒温水浴温度(40℃,50℃)时,影响工质蒸汽在冷凝段的冷凝放热量的主要是工质潜热,纯水的启动性能最好,随着乙醇浓度的增加,热管的启动性能递减。 b在较高的恒温水浴温度(70℃)时,影响工质蒸汽在冷凝段的冷凝放热量的主要是工质蒸发量,纯乙醇的热管启动性能最好,随着乙醇浓度的减少,热管的启动性能递减。 (2)热管的最佳倾角为45°,合适的倾角范围为30°～60°,热管垂直时的启动性能最差。 (3)热管的启动时间跟蒸发温度成线性反比关系,热管冷凝段的温度跟蒸发温度成线性正比关系。 (4)不冷凝性气体严重的影响热管的启动性能,常常导致热管启动的失败,必须确保热管的气密性和在热管制作过程尽量彻底清除工质溶解的不冷凝性气体。 【关键词】：热管 启动性能 瞬时特性 混合工质 太阳能集热器
【学位授予单位】：北京工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TK172.4
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-7
• 物理量名称及符号表7-10
• 第1章 绪论10-18
• 1.1 本课题的研究背景10
• 1.1.1 开发太阳能的迫切性10
• 1.1.2 太阳能热水器的市场前景10
• 1.2 本选题的国内外研究现状10-16
• 1.2.1 热管作为太阳能热水器传热装置的优点及传热性能影响因素10-11
• 1.2.2 热管启动性能研究11-16
• 1.3 本课题的主要工作16
• 本章小结16-18
• 第2章 实验系统及其改进18-30
• 2.1 热管的改进18-19
• 2.1.1 原有热管18
• 2.1.2 热管的改进18-19
• 2.2 一体化便捷式抽真空充液系统的设计19-24
• 2.2.1 工质充装系统组成部分19-20
• 2.2.2 充液量筒20-22
• 2.2.3 扩散泵机组22-23
• 2.2.4 工质充装辅助系统23-24
• 2.3 热管工质充装方法的改进24-26
• 2.3.1 常用热管工质充装方法24
• 2.3.2 工质充装方法的改进24-25
• 2.3.3 具体操作方法25-26
• 2.4 热管启动性能实验26-29
• 2.4.1 概述26
• 2.4.2 实验工况的确定26
• 2.4.3 实验系统26-28
• 2.4.4 实验步骤28-29
• 本章小结29-30
• 第3章 工质浓度的影响30-37
• 3.1 恒温水浴温度为40℃30-32
• 3.2 恒温水浴温度为50℃32-34
• 3.3 恒温水浴温度为70℃34-35
• 3.4 工质浓度对启动性能的影响分析35-36
• 本章小结36-37
• 第4章 倾角的影响37-44
• 4.1 倾角对40%乙醇浓度热管启动性能的影响37-38
• 4.2 倾角对60%乙醇浓度热管启动性能的影响38-40
• 4.3 倾角对纯乙醇热管启动性能的影响40-42
• 4.4 倾角对热管启动性能的影响42
• 本章小结42-44
• 第5章 其他因素的影响44-50
• 5.1 蒸发段温度的影响44-47
• 5.2 不冷凝性气体的影响47-49
• 本章小结49-50
• 结论50-52
• 参考文献52-55
• 附录 JK型油扩散泵机组操作程序55-56
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文56-57
• 致谢57

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