在太阳能吸收器中的热管应用研究文献综述

 2022-10-23 10:16:44

文献综述(或调研报告):

1、国内外现状

在第四届国际热管会议中提出,当热管运行温度大于185℃时,产生的氢气会通过碳钢管壁渗透出来,虽然没有发现碳钢-水热管性能的下降,但碳钢对氢气的渗透性能及其影响因素目前尚不十分清楚[5]。所以从技术应用的角度上来说,碳钢-水重力式热管的稳定应用上限应当在185 ℃左右,而目前针对碳钢-水热管的实验及数值研究,大多没有达到这一温度,而主要集中在20℃至120℃的工作区间内,这就导致当碳钢-水重力式热管需要应用在中温区间时,缺乏足够的理论与实验基础加以支撑和保障。

2、研究背景

经过几十年的发展,热管技术逐渐形成了自身的研究体系,热管的相关概念与形式基本已被确定下来。在上世纪九十年代之前,对热管的研究主要是通过实验进行,其方法有很多,例如相似性实验与可视化实验等等。随着计算流体力学与计算传热学等相关学科的不断发展,计算热管内部的流动与换热过程的手段日益丰富,通过数值方法对热管进行研究正逐渐为研究者们所采用。

A.Alizadehdakhel[6]曾采用外径19mm,内径16.5mm,长1m的铜管,研究了传热量为700W,500W,350W,充注率为0.32、0.2、0.12时的壁温分布。通过温度分布验证了其数学模型,给出了计算得出的蒸发段与冷凝段换热系数和沿轴向位置的气含率分布。其实验的温度范围在30℃-90℃之间,轴向的壁温分布通过贴在外壁的八个镍铬-镍硅电偶进行测量。

陈向群,马同泽等[7],采用A、B两根不同尺寸的热管,通过改变A管的加热段和 保温段长度,一共调查了四种尺寸热管的换热系数;采用绝热段外壁温度作为近似饱和温度计算求得换热系数.

史金涛等[8]利用圆筒壁热传导公式和测得的外壁温度计算热管内壁温度,工作温度采用绝热段外壁的平均温度(管壁温度30℃-70℃),研究了两相和三相重力式热管,调查了充液率在35%至65%之间四种充液率下重力热管的传热系数,给出了壁温分布,三相重力热管固含率、颗粒种类、加热功率对传热系数的影响,以及固体 颗粒对工作温度的影响;主要考察了固体颗粒相关参数对重力式热管换热性能的影响。

中国石油大学的曹丽[9]召在前人研究的基础上将热管划分为蒸汽区、液膜区和固壁区三个计算区域,建立了柱坐标系下的稳态热虹吸管的数值计算模型,在边界上对给定条件进行耦合,采用SIMPLE算法求解速度、压力与温度场,线-线迭代法对相界面温度和热流密度进行修正,得出了合理的结果。

Patrik Nemec等[10]研究了不同倾角下热管冷却装置的热性能,以及利用自然对流改善传热性能的方法。实验条件为恒温室内30℃,热流密度为450w,在垂直角度为0°、10°和20°的倾斜角位置对冷却装置的端部进行测量,监测换热器铝块、热管和肋片的温度。

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