本文结合我国太阳能热利用的发展趋势和云南师大太阳能研究所太阳能热利用研究发展方向,将回路热管原理应用于平板集热器中,目的在于研究和开发新型集热器。本文试图通过以昆明典型的气候条件,仿真模拟回路型重力热管集热器的运行特征和结构参数对系统性能的影响。 太阳能热转换技术的核心是采用高品质、高转换率的太阳能集热器。未来的太阳能热利用发展趋势是太阳能与建筑结合,太阳能平板集热器是与建筑结合最佳方式的太阳集热器。云南省拥有全国最大的平板型太阳能热水器市场,现行运行的集热器大部分采用平板集热器,但是其防冻能力等技术条件的欠缺限制了其向省外的发展。 热管是一种采用工质相变传热的高效传热元件,在工业上航空航天上应用广泛,在太阳能集热器应用中也很广泛。热管的形状可随热源和热汇的条件变化热管可以根据环境需要做成灵活多变的结构形式和型体尺寸。液体工质不会充满整个管子,遇冻时有一定的膨胀空间,制作的太阳集热器,与防冻能力差的普通平板太阳集热器相比,其抗冻能力尤为突出。由于重力热管的单向传热特性,其热管式集热器防止夜间倒流起了很好的效果。 本文提出和初步建立了回路型重力热管集热器的物理模型及数学模型,运用数学软件进行模拟计算,对其运行特性进行分析研究,为今后新型集热器的设计与开发提供理论依据。 模拟结果表明:如果不考虑到置于水箱里的冷凝段热阻,模拟的太阳能热水器的效率要比普通平板集热器高。热管集热器的蒸发段热阻很小,热阻的大小主要取决于板管的肋片效率。所得结果给热管集热器的制造指明了方向,精心制造高效率的冷凝段换热器将是提高此类热管集热器的主要部分之一。