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太阳能光热利用是重要的太阳能利用方式之一,而性能优良的集热器是太阳能光热利用的关键。集热器可分为直接吸收式和间接吸收式,本文分析比较了其各自优缺点,总结了传统集热介质在直接吸收式太阳能集热器应用中的局限性,并提出了将多壁碳纳米管/[EMIM][DEP]离子液体基纳米流体应用于直接吸收式太阳能集热器中以期能获得更具工业价值的高品位热能。本文在不添加任何表面活性剂的条件下,采用短时间多次超声法,将碳纳米管均分分散到纯离子液体中,制备了质量分数为0.04%,0.02%,0.01%及0.005%的碳纳米管/离子液体纳米流体。通过紫外/可见/红外分光光度计、液体热导系数测试仪等表征手段测试了纳米流体的稳定性及其导热系数等物性;实验结果表明,碳纳米管/离子液体纳米流体具有良好的分散性及稳定性。碳纳米管能显著提高基液的热导率,且碳纳米管质量分数越大,纳米流体导热系数越高,纳米流体温度的升高其导热系数略有降低。利用紫外/可见/红外分光光度计测试了离子液体及其纳米流体的光吸收特性,实验研究表明碳纳米管/离子液体纳米流体能够有效提高基液的光吸收特性,实验分析表明入射太阳辐射均能被纳米流体吸收,纳米颗粒吸收效率可达0.99。以上实验验证了离子液体基纳米流体作为直接吸收式太阳能集热器中集热介质的可行性。本文还建立了直接吸收式太阳能集热器的数学模型,通过MATLAB软件模拟分析了集热器温度场随时间和集热器高度的分布规律。在此基础上探究了集热器效率与纳米流体质量分数、纳米流体温升及集热器高度的关系。研究结果表明纳米流体质量分数的持续增大并没有再提高集热器的效率反而使集热器的效率显著下降,因为碳纳米管质量分数增大后,分散的碳纳米管在集热器顶部形成一个反射面,反射了大量的太阳光,降低了集热器效率;纳米流体的温度越高,纳米流体的二次热辐射及接收器表面的自然对流热损失越高,集热器的热损越大,效率越低;集热器高度的增加使温度分布更均匀,能有效提高对太阳光全光谱图范围内的辐射的吸收,提高接收器的效率。这些对太阳能集热器系统的研究及尺寸的设计是极重要的。本文验证了离子液体及其纳米流体适合作为中高温集热介质应用于直接吸收式太阳能集热器中,且瞬时集热效率可达0.7左右,为多壁碳纳米管/[EMIM][DEP]纳米流体作为工质应用于太阳能吸收制冷中提供了借鉴。