槽式太阳能真空管接收器环形区域结构及气体优化

张维蔚，薛奇成,2，聂 晶，程 龙，王甲斌，宋长忠



槽式太阳能真空管接收器环形区域结构及气体优化

张维蔚1，薛奇成1,2，聂 晶1※，程 龙3，王甲斌1，宋长忠1

（1. 内蒙古工业大学能源与动力工程学院，呼和浩特 010051；2. 北京交通大学新能源汽车动力总成技术北京市重点实验室，北京 100044；3. 内蒙古上都发电有限责任公司，锡林郭勒盟 027200）

合适的间隙尺寸和真空度对减少接收器环形区域热损失、提高集热器系统效率非常重要。为了能有效利用理论方法对槽式太阳能真空管接收器环形区域进行优化研究，该文利用ANSYS软件建立了真空管接收器的三维流动、传热模型。该模型以SolTrace光学软件模拟得到的金属管周向热流密度为热边界条件，模拟计算了真空管接收器内三维流动及传热过程。为验证模拟结果准确性，与文献试验结果进行对比，吻合较好，平均相对误差为4.91%。在确定数值模拟可靠性前提下，对接收器环形区域传热性能进行了计算和分析。模拟结果显示，随着间隙尺寸增大，环形区域平均温度和热损失逐渐减小；间隙尺寸小于20 mm时变化趋势较快，大于20 mm时变化趋于平缓。随着环形区域压力增大，金属管外壁面平均温度逐渐降低，玻璃套管内、外壁面平均温度逐渐升高；压力为0.0001～0.01 Pa时壁面温度基本不变，压力大于0.01 Pa时壁面温度变化明显。环形区域的传热特性与渗入的气体种类也有关系，渗入气体导热系数越大，玻璃套管内壁面的平均温度越高。该研究对了解环形区域传热特性、优化环形区域结构、指导接收器设计具有一定的实用价值。……