温室太阳能集热石墨纳米流体的制备与应用

编号：NMJS09695

篇名：温室太阳能集热石墨纳米流体的制备与应用

作者：王伟民；王杰；许良鹤；李建明

关键词： 太阳能集热器; 石墨纳米流体; 稳定性; 光热转换;

机构： 西北农林科技大学园艺学院,农业农村部西北设施园艺工程重点实验室

摘要： 为提高太阳能集热器的光热转换效率，该研究围绕纳米流体集热工质展开，系统分析其集热性能并验证应用效果。通过对二氧化钛、二氧化硅、氧化铜、石墨4种纳米流体进行光热转换性能试验与成本分析，筛选出稳定性优、光热转换能力强且成本低的石墨纳米流体。进一步研究分散剂种类、材料添加顺序、乙二醇用量、超声参数及稀释处理对石墨纳米流体稳定性的影响，并在直吸式真空管与涂层真空管中开展光热转换试验，最终获得稳定性优、可通过稀释应用的乙二醇-水基石墨纳米流体。利用田间太阳能集热系统验证其效果，结果表明：冬季温室加温时，500 L集热工质条件下，涂层真空管集热器的水箱升温幅度显著高于无涂层真空管，且石墨纳米流体的集热效率优于水，其中“涂层+0.000 6%石墨”组合的集热效果最优。经4.5 h太阳照射后，该组合较“涂层+水”组合，水箱平均温度提升0.48℃、基质平均温度提升1.53℃；相较于未加温处理，其基质平均温度提升5.01℃。与未加温处理相比，不同加温处理的番茄植株在株高、茎粗、单果产量及地上/地下部干重、鲜重均有不同程度提升，且果实收获期提前。该研究为纳米流体的制备与应用提供新思路，为温室太阳能集热器研发出低成本、高性能且易于制备推广的集热工质，同时形成可应用于设施园艺领域、降低温室冬季加温成本的技术模式。