仇秋玲， 匡　荛， 杨　帆， 刘静静

(东南大学 能源与环境学院， 南京 210096)



新能源

直通式真空集热管热性能的数值模拟研究

仇秋玲， 匡荛， 杨帆， 刘静静

(东南大学 能源与环境学院， 南京 210096)

摘要：利用Fluent软件对直通式真空集热管复杂的耦合换热过程进行了数值模拟，建立了集热管的非均匀热流边界条件下的传热模型，并将模拟结果与实验结果进行对比验证；分析得到了非均匀热流边界条件下，辐照强度、传热工质流速和入口温度对吸热管周向温度分布的影响。结果表明：吸热管轴向热流分布极不均匀，吸热管周向温差高达74.5 K。较大的温差会使集热管产生热应力，当超过集热管的屈服强度时，就会引起集热管的破坏，降低使用寿命。

关键词：直通式真空集热管； 热性能； 热流密度； 不均匀热流分布

直通式金属-玻璃真空集热管效率高、热循环性能好、结构坚固、可规模化生产，是槽式热发电系统中应用最广泛的集热元件，主要用于中高温范畴[1]。然而反射镜的聚光作用会使其表面产生较大的温度梯度，致使集热管表面产生龟裂、热疲劳破坏。这一问题暴露了当前太阳能高温集热器设计与温度控制方面存在着认识不足[2]。

20世纪开始，很多科研人员针对管内流动换热问题开展了大量研究，提出诸多关联式，而热流边界条件多为均匀热流和均匀管壁温。由于实验条件的限制，科研人员对非均匀热流边界条件下的管内换热问题的研究工作开展较少，且多为理论简化分析。……