应用于太阳能空调的中温热管研究

论文摘要

热管是一种依靠自身内部液体工质的相变来实现传热的超导传热元件,具有传热系数高、温度分布均匀、热响应迅速、结构紧凑、工作可靠及节约能源等优点。本文针对太阳能应用技术的发展要求,采用一种基于产品计算机模型的设计方法,对应用于太阳能空调系统的中温热管进行设计。热管作为一种传热效率很高的传热元件,其工作介质的物理性质、结构参数、管内吸液芯结构形式等因素对热管的工作性能有着不同程度的影响。论文在对热管传热机理深入研究的基础上,对热管工作过程进行了仿真分析,探讨了太阳能热管流场和温度场基本规律,具体分析了影响热管效率的主要因素,从而为实现最佳的热管设计提供依据。在热管的结构设计中,对热管部分结构参数作了优化。综合分析各个因素后,设计出新型的用于太阳能空调的中温热管。论文研究将太阳光集聚与热管传热结合起来,设计出一种新型的热管式太阳能空调系统。课题将自适应太阳跟踪平台和菲涅尔透镜应用到太阳能空调的集聚装置,以设计的高效中温热管作为集热装置与溴化锂吸收式制冷机之间的传热元件,通过集聚装置的应用和热管的优化设计来提高太阳能空调系统整体工作效率。论文将提高热管及太阳能空调效率作为主要目标,通过对各个环节的分析后完成的热管设计,从理论上满足了太阳能空调传热要求,初步完成的空调系统设计,实现了太阳能空调的功能要求和节能目的。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 本课题的研究背景
• 1.2 热管介绍
• 1.2.1 热管的工作原理
• 1.2.2 热管分类及基本特性
• 1.2.3 热管的发展及现状
• 1.3 太阳能空调原理及发展现状
• 1.4 研究的目的和意义
• 1.5 课题研究的主要内容
• 2 面向计算机数值模拟的热管数学模型
• 2.1 热管设计基础理论
• 2.1.1 Cotter 理论基本内容
• 2.1.2 热管的传热极限
• 2.1.3 热管极限计算公式
• 2.2 热管数值模拟的数学模型
• 2.2.1 热管热阻计算模型
• 2.2.2 热管管壁的导热模型
• 2.2.3 热管的设计步骤及原则
• 2.3 太阳能空调中温热管设计
• 2.3.1 热管结构设计
• 2.3.2 热管结构参数计算
• 2.3.3 校核计算
• 2.4 本章小节
• 3 热管流场和温度场的可视化研究
• 3.1 流体仿真软件FLUENT
• 3.2 热管流场和温度场FLUENT 计算
• 3.3 热管数值模拟
• 3.3.1 定义计算模型
• 3.3.2 FLUENT 求解器选择及边界条件的设定
• 3.3.3 设定控制参数和初始化及计算
• 3.3.4 结果分析与讨论
• 3.4 本章小节
• 4 热管的效率研究
• 4.1 热管的传热效率研究
• 4.1.1 热管工质的效率影响
• 4.1.2 热管效率的结构因素分析
• 4.1.3 热管效率计算
• 4.2 热管的结构参数优化
• 4.2.1 结构设计中ANSY 的运用
• 4.2.2 热管结构分析和建模
• 4.2.3 结构参数的优化
• 4.3 本章小节
• 5 中温热管在太阳能空调中的应用
• 5.1 热管式太阳能空调系统组成
• 5.2 热管式太阳能集热装置
• 5.2.1 太阳能聚光器
• 5.2.2 太阳能自动跟踪器
• 5.2.3 中温热管的结构布置
• 5.3 吸收式制冷机的应用
• 5.4 太阳能空调系统设计
• 5.5 本单小节
• 6 总结与展望
• 6.1 全文总结
• 6.2 研究展望
• 致谢
• 参考文献