文献综述(或调研报告):
1、热管真空管式太阳能集热器工作原理
集热器的热管分为下面的蒸发段和上面的冷凝段。其中蒸发段由两层同心玻璃圆管罩组成,外层圆管为太阳光高透玻璃管。内层玻璃管外表面涂有吸收太阳能的涂层,能很大程度吸收透射过来的太阳光,内外管间抽成真空防止散热。有时内外管之间有金属架支撑。内层的玻璃管内有易蒸发的工质,通过一系列传热过程传递过来的有用能加热集热工质,工质蒸发并上升至冷凝段,冷凝段为蒸发段内层的延伸,只有一层玻璃管,外端插入储水箱中,与水箱的冷水接触。蒸汽被水箱内的冷水冷却为液体,向冷水放出热量加热冷水,凝结液体在重力作用下流回下面的蒸发段进行循环工作。通过热管内工质周而复始的在蒸发段吸收太阳能成为蒸汽、蒸汽在凝结段向水箱内水凝结放热的过程,储水箱内水温不断上升,从而获得热水。
投射到真空管上的太阳辐射,一部分被外管壁吸收和反射,剩下的将到达带涂层的内管外表面,其中的大部分被涂层吸收,加热内管壁,使热管蒸发段内的传热介质气化。蒸气上升到热管冷凝段后,再由热管的冷凝段将热量传递给联集管内的工质,成为有用能量收益。工质凝结成液体,依靠重力流回蒸发段。集热表面向环境散失的热量即为热损失。
根据能量守恒原理,集热器能量平衡方程为[1]:
2.热管真空管式太阳能集热器结构
热管真空管式太阳能集热器大致分为两种,本课题针对其中的液体填充型和肋片型作比较。前者主要由热管、吸热板、金属盖、消气剂等主要部件组成。后者将吸热板(即肋片)替换成某种导热工质。热管采用铜—水重力热管[2]:吸热板上涂有高温选择性吸收涂层;玻璃管选用高透过率、高强度的硼硅玻璃;金属与玻璃的封接一般采用国际先进的热压封工艺,内外玻璃管内抽成高真空,层内放吸气剂以保持其长期真空度。
2.1液体填充型
有导热油的热管式真空集热管,太阳光线透过真空管的外玻璃管,穿过真空层照射到内玻璃管表面的涂层上,涂层吸收辐射能转化为热能,然后光线再通过导热油将热能传递给热管的蒸发段内工质。现在已经对液体填充型的集热器有了充分的研究:南京工业大学的徐吉富、朱跃钊等人[4]采用改进的热管真空管型太阳集热器进行试验,结果表明导热油型热管式真空集热管从根本上提高了太阳能的利用效率,能很好的解决空气型热管式真空管加工困难的问题,停滞温度也较高,可获得300℃以上的高温,设计中只需预留一定的膨胀容积即可。他们又对槽式聚光的导热油热管真空管型太阳集热器做了试验。结果表明:其在1h内可将1.5L的普通水转化为170℃左右的蒸汽[5]。采用导热油的热管式真空集热管需要解决的关键技术是如何选择一种良好的导热油来完成传热,而且在高温情况下与热管及玻璃管能良好运行。河北省科学院能源研究所张成怀,刘自强等人[6]研制了一种太阳能用重力热管。它采用一种无机复合工质作为热管内部工质,这种工质在35℃~40℃就能启动,且与铜管有很好的相容性,耐高温,热传输性能好,无毒无污染,不易发生腐蚀和化学反应。
2.2肋片型
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