平板型太阳能集热器和真空管型太阳能集热器等传统太阳能集热器虽然在太阳能领域得到广泛的应用,但也可能存在结垢、炸管和集热效率偏低等弊端。与上述太阳能集热器相比,脉动热管太阳能集热器除了避免传统太阳能集热器的这些弊端之外,还具有结构简单、成本较低、耐低温以及热响应迅速等特点。因此,对脉动热管太阳能集热器的研究具有重要意义和实用价值。针对传统太阳能集热器可能存在的弊端,同时为了解决脉动热管太阳能集热器的冷凝段不具有光热转换功能却占据部分占地面积的问题,本论文提出一种“花”型脉动热管结构,并构建了“花”型脉动热管太阳能集热器实验系统。论文对“花”型脉动热管太阳能集热器结构的传热及其各个部分的热损失进行理论分析,并对“花”型脉动热管太阳能集热器实验系统进行集热性能的测试且针对充液率、冷水质量流量、冷凝段长度和辐射强度对脉动热管启动和运行的影响进行实验研究,此外,还探讨了以磁性液体为工质的“花”型铜制脉动热管基于电磁感应原理的实验方法。主要的研究内容和成果如下:1.针对脉动热管太阳能集热器的冷凝段不具有光热转换功能却占据部分占地面积的问题,本文提出了一种“花”型脉动热管结构。这种“花”型脉动热管有16个弯头,与传统的平板型脉动热管不同,其蒸发段沿径向在圆盘上均匀分布,在圆形吸热板中间开有65mm圆孔,“花”型脉动热管经90°折弯之后在冷水管中沿周向分布,作为冷凝段。“花”型脉动热管太阳能集热器则以普通平板型太阳能集热器结构为基础,以铜板作为吸热体,以透明玻璃板作为隔热罩,使得“花”型脉动热管太阳能集热器具有良好的承压能力且有效减少占地面积,符合当前太阳能与建筑一体化的发展趋势。2.根据课题实验研究的需要,本论文构建“花”型脉动热管太阳能集热器实验系统,整个实验系统由铜制“花”型脉动热管、冷水供水系统、充液装置、数据采集系统(包括温度、风速和辐射强度等)、吸热板及保温隔热部件五个部分构成。“花”型脉动热管太阳能集热器的吸热板将部分太阳能转换为热能,该热能的一部分转换为冷水的内能即有用功,其它部分热能则以热辐射、对流及热传导的形式转移至周围的环境中,本论文应用传热学原理对“花”型脉动热管太阳能集热器结构的传热及其各个部分的热损失进行了理论分析。3.通过对“花”型脉动热管太阳能集热器实验系统进行集热性能的测试且针对不同充液率、冷水质量流量、冷凝段长度和辐射强度对“花”型脉动热管启动和运行性能的影响进行研究,研究结果表明:(1)基于“花”型脉动热管太阳能集热器热损失理论分析的理论值与实验值的偏差小于8.0%,能较精确地反映“花”型脉动热管太阳能集热器各部分的热损失情况;(2)以“花”型脉动热管太阳能集热器为实验对象在室外进行了包括性能测试在内的一系列实验,实验结果验证这种太阳能集热器具有良好的启动与运行性能,当吸热板温度为50°C、总辐射强度为500W时“花”型脉动热管便开始启动运行,当天气晴朗时,累计运行时长可达7小时,其瞬时集热效率可达50%;(3)通过研究不同工质(水、乙醇和丙酮)对“花”型脉动热管的影响,实验结果表明:在相同的实验条件下,由于工质热物性的差异,“花”型脉动热管的传热性能及其壁温曲线都有较大差异,其中,以丙酮为工质时的启动性能和运行性能都是最佳的。此外,实验研究还发现,“花”型脉动热管壁温的波动幅度与工质的比热容呈正比的关系。4.对于“花”型铜制脉动热管无法进行可视化实验的问题,本论文提出了一种以磁性液体为工质、基于电磁感应原理的实验方法。考虑到汽液两相的相界面进入线圈的三种情况,本论文对液柱完全进入线圈的情况建立了反映工质流速、“花”型脉动热管管径和接触角(工质与管壁润湿性差异引起)与感应电动势之间关系的理论模型。在不超过“花”型脉动热管临界管径的前提条件下,磁性液体“花”型铜制脉动热管装置可产生的感应电动势理论上最高可达13.191m V。此外,计算结果还表明,提高工质流速和增大“花”型铜制脉动热管管径均能有效提高其感应电动势。在相同的工况条件下,随着液相工质与管壁间的接触角增大,其感应电动势减小,但接触角对其感应电动势的影响十分有限,当接触角由40°增大至70°时,其感应电动势仅下降了5.37%。本论文对于“花”型脉动热管及其太阳能集热器的研究成果,对“花”型脉动热管太阳能集热器的制作以及确保其具有优良的集热性能具有一定的指导意义,从而为“花”型脉动热管在太阳能集热器中的应用奠定科学技术基础。