【摘 要】
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土壤盐碱化和淡水资源短缺是限制新疆经济发展的两个关键问题，利用南疆丰富的太阳能实现盐碱水资源化利用对改善沙漠生态环境具有重要意义。
论文根据南疆自然环境特点，以蒸散发原理为指导，设计了用于盐碱水资源化利用的循环集热玻璃晒管。直管具有带真空层的双管结构，以U型连接体串联形成循环体系；同时考虑显热和潜热，将咸水吸热与蒸发集于一体；晒管体系底部布置蓄热层以减少夜间管内流体热量损失。基于热力学原理分析影响晒管系统热性能的因素，详细论述了入口温度、流速和管径对晒管吸热与流体传热的双重影响以及太阳辐射强度、
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土壤盐碱化和淡水资源短缺是限制新疆经济发展的两个关键问题，利用南疆丰富的太阳能实现盐碱水资源化利用对改善沙漠生态环境具有重要意义。
论文根据南疆自然环境特点，以蒸散发原理为指导，设计了用于盐碱水资源化利用的循环集热玻璃晒管。直管具有带真空层的双管结构，以U型连接体串联形成循环体系；同时考虑显热和潜热，将咸水吸热与蒸发集于一体；晒管体系底部布置蓄热层以减少夜间管内流体热量损失。基于热力学原理分析影响晒管系统热性能的因素，详细论述了入口温度、流速和管径对晒管吸热与流体传热的双重影响以及太阳辐射强度、环境温度和风速对吸热的影响。
采用FLUENT软件，数值模拟了晒管内盐碱水的蒸发相变过程，引入相变源项和热源的自定义函数(User-defined-function)，通过改变太阳辐射强度、入口温度、流速和管径四种因素，从两相流动角度分析各因素对热性能产生的影响。结果表明，出口温度和气相质量分数均与辐射强度和入口温度呈正相关，但与流速和管径呈反相关。各种模拟方案下温度和气体质量分数增量与4种因素皆呈反相关。饱和温度前吸热主要用于升温，为快速升温区；饱和温度后吸热主要用于相变，为慢速升温区。若盐碱水吸收足够热量，圆截面存在波状气液分界面。界面之上气相均匀分层；界面以下管中心获得较多净热量而产生水蒸气。
根据影响因素敏感性分析知平均敏感度由大到小依次为辐射强度、管径、入口流速和温度。设计正交模拟试验得出针对3种辐射强度下入口流速的优化方案；分析表明本文设计的晒管平均集热效率和火用效率为81.49％和77.32％，能效较高。基于相似准则推算出三种优化方案下南疆野外试验的入口流速分别为0.097m/s、0.127m/s和0.164m/s，可供盐碱水资源化研究参考。
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