一种多孔容积式太阳能吸热器的高温热转换特性研究

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1、硕士学位论文一种多孔容积式太阳能吸热器的高温热转换特性研究RESEARCHONHIGH-TEMPERATUREHEATTRANSFERCHARACTERISTICOFAPOROUSVOLUMETRICSOLARTHERMALRECEIVER董献宏哈尔滨工业大学2015年6月国内图书分类号：TK123学校代码：10213国际图书分类号：621.1.016.7密级：公开一种多孔容积式太阳能吸热器的高温热转换特性研究工学硕士学位论文一种多孔容积式太阳能吸热器的高温热转换特性研究硕士研究生：董献宏导师：夏新林教授申请学位：工学

2、硕士学科：工程热物理所在单位：能源科学与工程学院答辩日期：2015年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex：TK123U.D.C：621.1.016.7DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringRESEARCHONHIGH-TEMPERATUREHEATTRANSFERCHARACTERISTICOFAPOROUSVOLUMETRICSOLARTHERMALRECEIVERCandidate：DongXian-hongSupervisor：Prof.X

3、iaXin-linAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：EngineeringthermophysicsAffiliation：SchoolofEnergyScienceandEngineering.DateofDefence：June,2015Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology摘要摘要太阳能聚集器与太阳能高温吸热器是太阳能热利用系统中的两大关键部件，聚集器的聚集效果与

4、吸热器的热转换效率影响到整个太阳能热转换系统效率的高低。泡沫金属由于其耐高温、比表面积大、热导率高、性能稳定等优点，被广泛应用于非空气工质的太阳能吸热器的研究与应用之中。本文以十六碟太阳能聚集器为能量输入平台，考虑其聚集性能约束，通过吸热器研制、实验测量和理论分析，研究高温有压气流高效热转换技术。首先针对十六碟聚集器进行了设备的检修与调试，采用实验测量研究的方法获得了十六碟聚集器焦斑聚集能流分布特性；利用水冷热流计、红外热像仪等设备对聚集光束在热转换元件内的传输特性进行了实验研究与分析。针对十六碟聚集器的太阳能流条件，

5、设计了一款高效热转换实验装置，构建了太阳能热转换实验装置的高效紧凑结构技术方案；太阳能高温热转换实验过程中涉及光学窗口、热转换器内的太阳能吸收、热辐射、对流和导热耦合过程，利用Fluent软件，对吸热器内高温热转换过程进行了数值分析研究，获得了热转换实验装置的三维温度场分布。利用研制的实验装置与测量系统，以十六碟聚集器为平台，进行太阳能高温气流热转换实验研究，并对实验结果进行分析；利用红外热像仪测量窗口及各壁面温度，根据温度测量结果计算各壁面散热损失，对热转换系统进行换热效率的分析。通过本文研究，对容积式太阳能高温热转

6、换技术有了较为深入的认识，获得了十六碟聚集器聚集及通过热转换元件的传输特性，对太阳能高温热转换过程进行了仿真分析与实验研究，研究结果对太阳能高温热转换实验装置的设计及分析具有重要的参考价值。关键词：泡沫金属；太阳能聚集器；吸热器；换热分析；实验研究-I-AbstractAbstractSolarconcentratorandhigh-temperaturesolarreceiverarethetwokeycomponentsinsidesolarthermalsystems.Theaggregateeffectandt

7、heheattransferefficiencymakebiginfluenceontothewholesolarthermalsystem.Sinceitsspecialcharacteristicssuchasheatsafety,highspecificsurface,highthermalconductivityandstableperformance,themetalfoamiswidelyusedintheapplicationsofsolarabsorberwithnon-airflow.Basedont

8、hesixteen-dishconcentratorastheenergyinputplatform,consideringabouttheaggregateperformanceconstraints,efficientlyheattransfertechnologyofthehigh-temperaturewithpressu