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优化真空管热水器结构以及寻找新型的强化换热工质是提高低温热水系统性能的重要途径,随着纳米技术的不断发展及应用,为全玻璃真空管热水器提供了新的高效换热介质。本文在对纳米流体的制备及物性参数进行测量和分析的基础上,分别研究加装导流板以及以纳米流体为工质的真空集热管的传热性能,对开展纳米流体应用于太阳能集热器以及加装导流板真空管热水器的实际推广应用具有重要意义。 制备分散均匀、稳定的纳米流体是开展纳米流体研究的基础,本文应用高压微射流纳米分散仪制备了质量分数为1%,3%和5%的SiO2-水纳米流体,并对纳米流体的粒径分布、Zeta电位、辐射特性和导热系数进行测量和分析。 在真空管中间加装导流板可以明显改善管内流动和换热状况,本文对加装导流板热水系统和传统热水系统的热性能和保温性能进行实验对比分析,加装导流板热水系统的日有用得热量和升温性能均较无导流板热水系统的高,且两套系统的平均热损失系数差别不大,加装导流板热水系统的值稍小一些。 本文应用Ansys Fluent软件对实际辐照强度下,全玻璃真空管热水器的温度场和速度场分布进行模拟计算分析,并与实验结果进行对比;同时,本文应用两相流模型,对纳米流体应用于全玻璃真空集热管进行了初步研究,并分析纳米流体质量分数对真空集热管传热性能的影响,为提高真空集热管的传热性能的研究提供了理论基础。