太阳能是一种可再生能源，具有环保、可持续的优势，是应对能源短缺和气候变化的重要选择之一。采用有机工质的槽式直膨系统以太阳辐射为热源，产生的气体可直接进入有机朗肯循环做功，热功转化效率较高，且规模较小，运行温度压力较低，集热效率更高，更适用于分布式能源系统。而低沸点有机工质作为动力循环工质会比水表现出更大的性能优势，应用有机工质+槽式直膨系统，在分布式供能层面具有应用潜力。天津大学中低温热能高效利用教育部重点实验室赵力课题组建立非均匀热流条件下水平管内流动沸腾换热电加热实验台，对非均匀热流下槽式集热管内有机工质相变过程流动沸腾换热特性进行了深入研究。近日，赵力教授将其研究进展进行了介绍（详见附件：非均匀热流下槽式集热管内有机工质相变过程流动沸腾换热特性研究）
非均匀热流下槽式集热管内有机工质相变过程中的流动换热特性研究
项目内容：有机工质在集热管内直接相变成为气体的太阳能槽式直膨系统，在集热效率、设备投资以及动力循环性能等方面具有优势，但由于集热管内气液两相流的存在，管外非均匀热流带来的挑战更加严峻，目前相关研究较为有限。为减小管壁温度场的非均匀性，本项目对有机工质在非均匀热流条件下水平管内的两相流动和沸腾换热进行研究。
1）通过实验和数值模拟，研究不同热流条件（强度、位置和不均匀程度）下流型分布和转变的规律；
2）研究典型流型下管内的沸腾换热特性，明确热流条件对沸腾换热系数的影响，获得相应的换热关联式；
3）研究管路压降与热流条件的关系，探索热流条件变化时有机工质两相流的流量漂移规律；
4）研究有机工质物性对流动换热过程的影响，提出有机工质的选用原则，优化流型分布以减小管壁温度场的非均匀程度。该研究可为有机工质槽式直膨系统的应用提供参考，丰富和发展非均匀热流换热、有机工质相变和水平管两相流等领域的研究。
赵力教授简介
长期致力于非共沸工质热力循环的研究工作， 特别是在太阳能热利用层面展开了大量技术攻关和示范应用工作。近年来所进行的大量基础研究工作， 揭示了非共沸工质相变传热窄点的形成机理，阐明了传热窄点变化规律以及对热力循环系统性能的影响机制；提出了循环中组份迁移的形成及强化机制，构建了组份迁移“理论-实验-应用”的技术体系；发展了自复叠有机朗肯循环、气体膨胀压缩循环、冷电联供循环等新型热力学循环，极大的推动了非共沸工质在热力系统的实现。同时， 团队负责人针对正逆热力循环的实际应用，分别建造了 200kW 级太阳能有机朗肯循环发电示范系统和高温热泵系统。
课题组介绍
赵力教授课题组隶属于天津大学机械工程学院及中低温热能高效利用教育部重点实验室。多年来，在赵力教授的带领下，课题组不断壮大，先后承担并完成了一系列国家自然科学基金、国家863计划等重大科研项目，在热泵系统优化、新型制冷剂循环特性研究分析、太阳能高效利用等方面开展了很多卓有成效的研究工作，累计发表SCI收录论文35篇，SCI他引630余次，申请并获得授权发明专利22项。本课题组现有在读博士研究生8名，在读硕士研究生20名，热烈欢迎有志于新能源利用开发的同学加入本课题组。
附件：非均匀热流下槽式集热管内有机工质相变过程流动沸腾换热特性研究
