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太阳能热水器是对太阳能最普遍的一种利用方式,本文提出将环路热管技术应用于太阳能热水器,以达到能够稳定地远距离、反重力输送热量的目的。根据设计要求,设计并搭建了一套以乙醇为工质的平板型太阳能热水器环路热管实验系统,并针对该系统的启动特性、变功率特性和反重力性能进行了大量研究;同时运用Matlab/Simulink对该平板型太阳能热水器环路热管系统的动态运行进行了仿真研究,主要研究成果如下:(1)对所设计的板式分离型太阳能热水器环路热管系统的启动特性进行了研究。结果表明,系统的最低启动功率为150W;系统出现失效的极限加热功率是800W,高于极限加热功率会使毛细芯“烧干”,系统失效;系统加热功率越大,所需启动时间越短。(2)分别选择三种变功率方式,研究了该系统的变功率特性,并在开环状态下研究了该系统的反重力特性。实验发现,系统对功率的突变有较好的自适应能力。系统加热功率低于最小启动功率或高于极限功率,甚至已经失效时,仍可以通过调节加热功率使系统恢复到正常运行状态。该系统的最大反重力高度为25mm。其性能不佳的原因主要是毛细芯孔径较大,所形成的最大毛细抽吸力不足,以及系统内工质流动损失较大。且系统在反重力状态下的启动过程更加平稳。(3)运用Matlab/Simulink对该实验系统进行建模与动态仿真,并验证了该模型及仿真方法的可靠性。通过分别对比300W加热功率的启动过程和随机变功率过程的仿真结果与实验结果,得出仿真结果与实验结果的温度变化情况基本一致,数值平均误差为1.78%,吻合程度较高。(4)对该系统的变功率运行进行仿真计算,分别分析了系统中工质流动的压力损失和冷凝管内两相区长度随功率改变的变化情况。结果表明,系统中工质流动的压力损失主要集中在蒸汽段,且功率越大工质的流动损失越大。因此可通过改造系统蒸汽段的结构来减小工质的流动损失。另外冷凝管内两相区的长度随加热功率增大而增大,可以为冷凝器的设计选型提供参考。