一种优化太阳能集热器装配结构界面的改进方法.docx

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1、一种优化太阳能集热器装配结构界面的改进方法目录1 .研究背景1.研究内容11 .研究背景真空管太阳能集热器广泛应用于建筑采暖系统中。近年来，学者们一直致 力于减少热量损失和提高太阳能利用效率，以提高集热器的性能，主要集中在 集热器结构的改进和传热工质的传热能力提升两个方面，并取得了显著的进 展，推动了太阳能供暖技术的快速发展。然而一个由于装配工艺引起的易忽略 的传热问题很少有人关注，即由于集热管各固体界面粗糙度的影响，在装配过 程中，固体界面之间不可避免会出现不均匀的、不规则的空隙，在热量传递过 程中形成较大的传热热阻，进而限制了太阳能的转化效率。基于上述问题，北 京建筑大学王瑞祥教授团队提出

2、了基于热界面材料优化太阳能集热器装配结构 界面的改进方法，研面成果以 a An improvement approach for the solar collector by optimizing the interface of assembling structuren 为题发表在国际期刊Renewable Energy(IF=8.001)上。2 .研究内容在这项研究中，为了解决因装配工艺引起的界面间歇导致集热管传热效率 低的问题，提出了热界面材料优化太阳能集热器装配结构界面的改进方法。考 虑界面热阻对传热过程的影响，建立了太阳能真空集热管的传热模型，解耦各 个传热过程，分析了热管和翅片之

3、间的界面热阻是热量损失的主要贡献者。选 择了三种典型的脂类热界面导热材料，对填充热管和翅片间的空隙前后进行了 表征和分析。搭建单管真空集热管实验装置和太阳能供热系统测试平台，对改 进方法进行了深入的讨论和验证。实验结果表明，太阳能集热器的效率比未经 处理的集热器提高了 4.8个百分点，且太阳能集热器的灵敏度和响应速度都得第1页共7页第2页共放(oo-nmadulel0 80图2气隙厚度对冷凝器温度和效率的影响PolishingHeat pipeWith thermal grease With mental clampCollector tube(dismantling)Before After

4、图3基于界面导热材料的集热管优化处理过程第3页共7页Flow Control ValveData collection system4Data collection systemVent ValveOutletTest HPETCProto HPETCMeasunPointMeteorological InstrumentAbsorber 12 T3 T4T. w I| Condenser “gectionr-i r/Meteorological InstnjmentPyranometer Evaporator Section FinPyranometer! Electromagnetic !

5、 FlowmeterWater Tank(b)图4单个真空集热管和太阳能供热系统实验系统第4页共7页0 9 8 7 6 5LO.O 。 6 6AOU8OSE8 uotsao。040 00 001 0 02 0 03 0 04 0 05 0 06 007 0 08 （ m2-W1）0 09Tobe!TmIc2TubeJTube4图5理论模型计算和测试结果比较图6太阳辐照度和集热温度对太阳能集热器热效率的影响第5页共7页610:0011:0013:0014:0015:0016:00Time (h)Proto TestDay 1start-up phaseProto different Test d

6、ifferentDay 25 0 5 0 5 02 21,1.OO.slarl-up phase09 00 10 00 11 001200 13:00 14:00 1500 16 00Time (h)图7测试日内进和出水温度的变化第6页共7页1.00.8 -0.6start-up phase00AuuoosoUO-QJ2O。Proto efficiency Test efficiency Inlet water temperatureDay 109 00100011 00Time (h)09 0010 0011 0012 0013 0014:0015 00Time (h)图8测试日内集热器和太阳能供热系统的集热效率一一 Proto efficiencyTest efficiencyInlet water temperatureAOU8OS8 uo-qo。2ayA D(。23sc- 850403020108第7页共7页8060402008 二2