當(dāng)前位置:首頁(yè) > 工業(yè)控制 > 工業(yè)控制
[導(dǎo)讀]熱管技術(shù)已成功應(yīng)用于太陽(yáng)能低溫?zé)崂妙I(lǐng)域,應(yīng)用形式主要包括熱管式真空管太陽(yáng)能集熱器、復(fù)合拋物面聚光器(CPC)熱管式太陽(yáng)能集熱器等?! 峁軕?yīng)用于太陽(yáng)能集熱器具有以下優(yōu)點(diǎn):熱效率高;吸熱段與放熱段分離,可

熱管技術(shù)已成功應(yīng)用于太陽(yáng)能低溫?zé)崂妙I(lǐng)域,應(yīng)用形式主要包括熱管式真空管太陽(yáng)能集熱器、復(fù)合拋物面聚光器(CPC)熱管式太陽(yáng)能集熱器等。

  熱管應(yīng)用于太陽(yáng)能集熱器具有以下優(yōu)點(diǎn):熱效率高;吸熱段與放熱段分離,可靠性高;承壓性能好;熱虹吸管具有單向?qū)嵝裕瑹峁苁教?yáng)能集熱器夜間散熱損失減少。在太陽(yáng)能中溫(250~400℃)熱利用領(lǐng)域,主要是拋物面槽式太陽(yáng)能集熱器中熱管技術(shù)應(yīng)用較少,日本的Noboru Ezawa等M。o在20世紀(jì)80年代初研制了用于拋物面槽式熱管太陽(yáng)能集熱器的中溫?zé)峁芙邮掌?,但研究沒有繼續(xù)下去,希臘的Bakos等舊1設(shè)計(jì)了采用熱管接收器的拋物面槽式太陽(yáng)能集熱器。中溫?zé)峁芙邮掌鳑]有得到廣泛研究的原因在于采用中溫?zé)峁芙邮掌骱筇?yáng)能集熱器需要傾斜放置,并且需要額外的管路來輸送傳熱流體,導(dǎo)致集熱系統(tǒng)復(fù)雜。

  近年來,為降低拋物面槽式太陽(yáng)能電站的成本,研究者提出用直接產(chǎn)蒸汽(DSG)系統(tǒng)代替?zhèn)鹘y(tǒng)槽式太陽(yáng)能電站的雙回路系統(tǒng)(包括導(dǎo)熱油回路和水循環(huán)2個(gè)回路),省去導(dǎo)熱油回路后系統(tǒng)效率顯著提高。

  但也帶來了一系列新的問題:DSG系統(tǒng)中接收器吸熱管周向溫差較大,汽水混合物對(duì)管路的沖擊,導(dǎo)致接收器可靠性較差,容易產(chǎn)生彎曲、顫動(dòng)甚至損壞玻璃套管。熱管具有優(yōu)良的等溫性、蒸發(fā)段與冷凝段分離,可以很好地解決DSG系統(tǒng)中接收器的問題,提高接收器可靠性。筆者采用中溫?zé)峁艽嫫胀ㄎ鼰峁埽灾鏖_發(fā)了用于DSG系統(tǒng)的太陽(yáng)能中溫?zé)峁芙邮掌?,并通過模擬試驗(yàn)對(duì)中溫?zé)峁芗爸袦責(zé)峁芙邮掌鞯男阅苓M(jìn)行研究。

  1 太陽(yáng)能中溫?zé)峁芙邮掌鞯慕Y(jié)構(gòu)

  中溫?zé)峁芙邮掌饔芍袦責(zé)峁堋⒉A坠芙M成,熱管的蒸發(fā)段外罩單層玻璃套管,蒸發(fā)段一端通過玻璃—金屬密封件與玻璃套管連接,另一端由支撐件支撐,構(gòu)成接收器的吸熱段;熱管的冷凝段伸人夾套內(nèi)構(gòu)成接收器的放熱段。熱管蒸發(fā)段外表面涂高溫選擇性吸收涂層,作為吸熱層,熱管蒸發(fā)段與冷凝段分離,接收器的吸熱段與放熱段也相應(yīng)分離,如圖1所示。

  2 模擬試驗(yàn)研究

  拋物面槽式太陽(yáng)能集熱器工作過程中,接收器面對(duì)聚光器的一面與背對(duì)聚光器的一面接收到的熱流密度之比為62:1,這也是導(dǎo)致接收器周向溫差過大的主要原因。試驗(yàn)中采用電爐加熱模擬中溫?zé)峁芙邮掌魇軣釛l件,在熱管蒸發(fā)段(即熱管位于爐膛中的部分)的上表面加2層厚為4[nln的玻璃纖維帶,阻隔電爐對(duì)熱管的輻射換熱,實(shí)現(xiàn)對(duì)中溫?zé)峁芙邮掌鲗?shí)際工作條件的模擬。中溫?zé)峁芙邮掌髟囼?yàn)中熱管工作傾角為4℃。

  2.1 模擬試驗(yàn)系統(tǒng)

  試驗(yàn)系統(tǒng)包括計(jì)量泵、脈沖阻尼器、電爐、冷卻器、背壓閥及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),如圖2所示。脈沖阻尼器用于平衡計(jì)量泵產(chǎn)生的流量波動(dòng),確保管路中水壓力、流量穩(wěn)定。背壓閥起背壓作用,調(diào)控閥前管路壓力。測(cè)量系統(tǒng)由安捷倫數(shù)據(jù)采集儀、熱電偶、計(jì)算機(jī)、壓力表、流量計(jì)組成,測(cè)量熱管溫度、進(jìn)出口水溫、系統(tǒng)壓力、流量。熱電偶布置見圖3,熱管管壁沿軸向與3個(gè)橫截面圓周方向均布置K型熱電偶,測(cè)量熱管管壁軸向溫度與周向溫度分布,夾套進(jìn)出口處布置E型熱電偶。熱電偶直接焊在熱管管壁上,測(cè)溫點(diǎn)外面覆蓋2—3 mm厚的高溫膠,避免爐膛輻射對(duì)熱電偶測(cè)溫準(zhǔn)確性的影響。

圖2 試驗(yàn)系統(tǒng)示意圖

圖3 熱電偶布置

  熱管傳輸功率Q:

  式中:c。為比熱容,J/(kg·℃);rh為質(zhì)量流量,kg/s;

  熱管蒸發(fā)段傳熱系數(shù):

  式中:疋為熱管蒸發(fā)段平均溫度,通過測(cè)量熱管蒸發(fā)段管壁正上方各點(diǎn)及3個(gè)截面上各點(diǎn)溫度平均得到;瓦為熱管絕熱段溫度;Ah為熱管蒸發(fā)段表面積。

  熱管冷凝段傳熱系數(shù):

  式中:TC為熱管冷凝段平均溫度,通過測(cè)量熱管絕熱段緊鄰冷凝段正下方的管壁溫度得到;AHPC為冷凝段表面積。

  處在蒸發(fā)段不同位置3個(gè)截面的溫度分布趨勢(shì)不同,因此,選擇3個(gè)截面的最大周向溫差的平均值作為熱管性能評(píng)價(jià)參數(shù)。

 2.2 試驗(yàn)結(jié)果

 

  不同蒸汽溫度下的熱管蒸發(fā)段傳熱系數(shù)曲線見圖4、熱管冷凝段傳熱系數(shù)曲線見圖5.由圖4、圖5可以看出,隨著傳輸功率的增大,熱管蒸發(fā)段和冷凝段傳熱系數(shù)都增加。熱管蒸發(fā)段包括液池段和液膜段兩部分,其傳熱過程為:在傳輸功率較小的情況下為薄膜蒸發(fā),傳輸功率較大的情況下會(huì)產(chǎn)生飽和核態(tài)沸騰傳熱。熱管冷凝段傳熱過程為膜狀凝結(jié),當(dāng)液膜雷諾數(shù)Re,<7.5時(shí),認(rèn)為液膜為光滑層流;當(dāng)7.5<Re,<325時(shí),認(rèn)為液膜處于波動(dòng)層流區(qū);325<Re,<500時(shí),則認(rèn)為液膜由層流向湍流轉(zhuǎn)變¨4J.當(dāng)液膜為光滑層流時(shí),冷凝段傳熱為層流膜狀凝結(jié),隨傳輸功率的增大液膜增厚,傳熱系數(shù)變小,與試驗(yàn)結(jié)果相反,所以可以斷定試驗(yàn)中冷凝段液膜已處于波動(dòng)層流區(qū)或湍流區(qū)。在這兩部分,隨著傳輸功率增大,液膜厚度增大,同時(shí)液膜波動(dòng)劇烈,當(dāng)液膜波動(dòng)對(duì)傳熱系數(shù)的影響超過液膜厚度增加的影響時(shí),熱管冷凝段傳熱系數(shù)隨傳輸功率增大而增大。

  熱管蒸發(fā)段周向平均溫差如圖6所示,熱管管內(nèi)蒸汽溫度為250和300 oC時(shí),周向平均溫差為10℃左右,蒸汽溫度為350和380℃時(shí),周向平均溫差為3℃左右。周向平均溫差定義是熱管蒸發(fā)段3個(gè)截面最大溫差的平均值。試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn),溫度為250和300℃時(shí),3個(gè)截面溫度分布相似,均為截面下表面溫度高,上表面溫度低;蒸汽溫度為350和380 oC時(shí),接近冷凝段的截面溫度分布為上表面溫度高,下表面溫度低,與另外2個(gè)截面剛好相反,所以平均值變小。

  3 中溫?zé)峁芙邮掌餍阅芊治?/font>

  本節(jié)主要分析熱管應(yīng)用到DSG系統(tǒng)接收器中對(duì)接收器性能的改進(jìn),包括2個(gè)方面:接收器可靠性和接收器熱效率。

  3.1 中溫?zé)峁芙邮掌骺煽啃?/font>

  Eck等對(duì)DSG系統(tǒng)接收器吸熱管周向溫差進(jìn)行了研究,發(fā)現(xiàn)當(dāng)采用普通鋼管作為吸熱管時(shí),吸熱管周向最大溫差為40 oC.Almanza等研究結(jié)果顯示普通吸熱管周向最大溫差為60℃。為改善吸熱管周向溫差,Vicente等¨糾采用銅鋼復(fù)合管替代普通鋼管作為吸熱管,結(jié)果表明吸熱管周向溫差降至8℃,效果顯著。根據(jù)模擬試驗(yàn)的結(jié)果,筆者開發(fā)的中溫?zé)峁芙邮掌髟诟纳莆鼰峁苤芟驕夭罘矫嫘Ч蚕喈?dāng)顯著,熱管管內(nèi)蒸汽溫度為250和300 oC時(shí),周向平均溫差為10℃左右,最大值低于13℃。蒸汽溫度為350和380℃時(shí),周向平均溫差僅為3℃左右。

  同時(shí)熱管蒸發(fā)段與冷凝段分離的特殊結(jié)構(gòu),使得汽水混合物對(duì)管路的沖擊很難傳遞到蒸發(fā)段,大大提高了接收器的可靠性。

 3.2 中溫?zé)峁芙邮掌鳠嵝?/font>

  通過能量平衡法建立拋物面槽式太陽(yáng)能集熱器穩(wěn)態(tài)傳熱模型,將上節(jié)模擬試驗(yàn)得到的中溫?zé)峁苷舭l(fā)段和冷凝段的傳熱系數(shù)代人模型中,可算得中溫?zé)峁芙邮掌鞲鞑考囟确植?,接收器熱效率見圖7、圖8.由圖8可以看出,中溫?zé)峁芙邮掌鳠嵝瘦^高,當(dāng)流體平均溫度與環(huán)境溫度差為330℃時(shí),熱效率仍然高達(dá)0.8,驗(yàn)證了中溫?zé)峁芙邮掌鲀?yōu)良的傳熱性能。模擬計(jì)算中取太陽(yáng)輻射值為800 W/m2,系統(tǒng)流量為0.2 kg/s,系統(tǒng)壓力為4 MPa,環(huán)境溫度為20℃,集熱器參數(shù)見表1.

  4 結(jié)論

  1)熱管技術(shù)用于中溫太陽(yáng)能接收器中大大改善了吸熱管周向溫差,熱管管內(nèi)蒸汽溫度為250和300 oC時(shí),周向平均溫差為lO℃左右,最大值低于13℃。蒸汽溫度為350和380℃時(shí),周向平均溫差僅為3℃左右,達(dá)到了與銅鋼復(fù)合管相當(dāng)?shù)男Ч?;熱管蒸發(fā)段與冷凝段分離,汽水混合物對(duì)管路的沖擊很難傳遞到蒸發(fā)段,提高了接收器可靠性。

  2)中溫?zé)峁芙邮掌骶哂休^高的熱效率,當(dāng)流體平均溫度與環(huán)境溫度差為330℃時(shí),熱效率仍然高達(dá)0.8.這驗(yàn)證了熱管技術(shù)用于中溫太陽(yáng)能接收器中的可靠性和優(yōu)越性。

本站聲明: 本文章由作者或相關(guān)機(jī)構(gòu)授權(quán)發(fā)布,目的在于傳遞更多信息,并不代表本站贊同其觀點(diǎn),本站亦不保證或承諾內(nèi)容真實(shí)性等。需要轉(zhuǎn)載請(qǐng)聯(lián)系該專欄作者,如若文章內(nèi)容侵犯您的權(quán)益,請(qǐng)及時(shí)聯(lián)系本站刪除。
換一批
延伸閱讀

9月2日消息,不造車的華為或?qū)⒋呱龈蟮莫?dú)角獸公司,隨著阿維塔和賽力斯的入局,華為引望愈發(fā)顯得引人矚目。

關(guān)鍵字: 阿維塔 塞力斯 華為

倫敦2024年8月29日 /美通社/ -- 英國(guó)汽車技術(shù)公司SODA.Auto推出其旗艦產(chǎn)品SODA V,這是全球首款涵蓋汽車工程師從創(chuàng)意到認(rèn)證的所有需求的工具,可用于創(chuàng)建軟件定義汽車。 SODA V工具的開發(fā)耗時(shí)1.5...

關(guān)鍵字: 汽車 人工智能 智能驅(qū)動(dòng) BSP

北京2024年8月28日 /美通社/ -- 越來越多用戶希望企業(yè)業(yè)務(wù)能7×24不間斷運(yùn)行,同時(shí)企業(yè)卻面臨越來越多業(yè)務(wù)中斷的風(fēng)險(xiǎn),如企業(yè)系統(tǒng)復(fù)雜性的增加,頻繁的功能更新和發(fā)布等。如何確保業(yè)務(wù)連續(xù)性,提升韌性,成...

關(guān)鍵字: 亞馬遜 解密 控制平面 BSP

8月30日消息,據(jù)媒體報(bào)道,騰訊和網(wǎng)易近期正在縮減他們對(duì)日本游戲市場(chǎng)的投資。

關(guān)鍵字: 騰訊 編碼器 CPU

8月28日消息,今天上午,2024中國(guó)國(guó)際大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)博覽會(huì)開幕式在貴陽(yáng)舉行,華為董事、質(zhì)量流程IT總裁陶景文發(fā)表了演講。

關(guān)鍵字: 華為 12nm EDA 半導(dǎo)體

8月28日消息,在2024中國(guó)國(guó)際大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)博覽會(huì)上,華為常務(wù)董事、華為云CEO張平安發(fā)表演講稱,數(shù)字世界的話語權(quán)最終是由生態(tài)的繁榮決定的。

關(guān)鍵字: 華為 12nm 手機(jī) 衛(wèi)星通信

要點(diǎn): 有效應(yīng)對(duì)環(huán)境變化,經(jīng)營(yíng)業(yè)績(jī)穩(wěn)中有升 落實(shí)提質(zhì)增效舉措,毛利潤(rùn)率延續(xù)升勢(shì) 戰(zhàn)略布局成效顯著,戰(zhàn)新業(yè)務(wù)引領(lǐng)增長(zhǎng) 以科技創(chuàng)新為引領(lǐng),提升企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力 堅(jiān)持高質(zhì)量發(fā)展策略,塑強(qiáng)核心競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)...

關(guān)鍵字: 通信 BSP 電信運(yùn)營(yíng)商 數(shù)字經(jīng)濟(jì)

北京2024年8月27日 /美通社/ -- 8月21日,由中央廣播電視總臺(tái)與中國(guó)電影電視技術(shù)學(xué)會(huì)聯(lián)合牽頭組建的NVI技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟在BIRTV2024超高清全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展研討會(huì)上宣布正式成立。 活動(dòng)現(xiàn)場(chǎng) NVI技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)...

關(guān)鍵字: VI 傳輸協(xié)議 音頻 BSP

北京2024年8月27日 /美通社/ -- 在8月23日舉辦的2024年長(zhǎng)三角生態(tài)綠色一體化發(fā)展示范區(qū)聯(lián)合招商會(huì)上,軟通動(dòng)力信息技術(shù)(集團(tuán))股份有限公司(以下簡(jiǎn)稱"軟通動(dòng)力")與長(zhǎng)三角投資(上海)有限...

關(guān)鍵字: BSP 信息技術(shù)
關(guān)閉
關(guān)閉