【摘要】：高溫型中空平板太陽能集熱器是我們研制的一種新型的太陽能集熱裝置。文章首先回顧了太陽能利用的發(fā)展?fàn)顩r,并對(duì)太陽能的開發(fā)利用和太陽能集熱器的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢做簡單介紹,最后在此基礎(chǔ)上提出了本文的研究課題。 太陽能的熱利用的關(guān)鍵技術(shù)是將太陽的輻射能轉(zhuǎn)換為熱能。由于太陽能比較分散,必須設(shè)法把它集中起來,太陽能集熱器是一種特殊的熱交換器,將分散的太陽輻射能轉(zhuǎn)化為熱能,并將其熱能傳遞給工質(zhì),加熱工質(zhì)。 太陽能集熱器是太陽能熱利用最成熟的技術(shù),它以構(gòu)建簡單、便于維護(hù)、節(jié)能環(huán)保等特點(diǎn)遍布全球。按集熱器是否有真空空間來分,一般可分為平板集熱器和真空管集熱器。在國內(nèi)占市場份額達(dá)到90%的真空管集熱器具有高溫、可全年運(yùn)行等優(yōu)點(diǎn),同時(shí)也存在不成壓、炸管、結(jié)垢等缺點(diǎn)。平板集熱器具有接口簡單、能承受壓力、日平均效率高等優(yōu)點(diǎn),同時(shí)也存在熱損失大、保溫性能差、溫度低等缺點(diǎn),但是,平板集熱器隨著國內(nèi)科學(xué)技術(shù)的提高,必然成為未來太陽能集熱器發(fā)展的趨勢。 本文旨在研制一種高熱效率、高保溫效果、高溫的新型平板集熱器。 本文建立的平板集熱器的數(shù)學(xué)模型,為研究平板集熱器的性能提供理論基礎(chǔ)。平板集熱器系統(tǒng)比一般的換熱器要復(fù)雜得多,包含三種換熱方式：導(dǎo)熱、對(duì)流和輻射換熱。本文分別分節(jié)描寫太陽輻射、集熱器的熱損失、集熱器的能量平衡、集熱器熱效率和集熱系統(tǒng)的流動(dòng)阻力的數(shù)學(xué)模型。數(shù)學(xué)模型的建立方便我們研究影響集熱器熱性能的因素,有助于集熱器的設(shè)計(jì)。 本文將自制兩塊結(jié)構(gòu)尺寸、箱體材料和保溫材料不同的平板集熱器。介紹了平板集熱器熱性能測量系統(tǒng)的管道材料、傳熱工質(zhì)、保溫材料等,以及熱性能測量系統(tǒng)所需的其他部件,如冷卻箱、油膨脹箱、油過濾器、閥門、高溫油泵等。 集熱器的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是為評(píng)定產(chǎn)品的質(zhì)量和性能,并為系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供依據(jù)。本文將對(duì)集熱器進(jìn)行熱性能試驗(yàn),熱性能指標(biāo)包括空曬溫度、瞬時(shí)效率和日平均效率等。 首先對(duì)用真空玻璃作端蓋的1號(hào)平板集熱器進(jìn)行空曬實(shí)驗(yàn)。集熱器在實(shí)驗(yàn)進(jìn)行十分鐘后破裂,說明用真空玻璃作平板集熱器的端蓋還不可行�？諘駥�(shí)驗(yàn)是在晴朗天氣、全天累計(jì)日輻照量為25629KJ/m2的條件下進(jìn)行的,1號(hào)平板集熱器的吸熱板溫度最高能達(dá)到170.2℃�？諘駥�(shí)驗(yàn)結(jié)束后1號(hào)平板集熱器沒有發(fā)生變形、開裂或其他損壞。接著分別對(duì)1號(hào)平板集熱器和2號(hào)平板集熱器在秋季晴天進(jìn)行熱性能試驗(yàn),1號(hào)平板集熱器是在日平均太陽輻射強(qiáng)度為757W/m2、導(dǎo)熱油質(zhì)量流量為185Kg/h的條件下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的,1號(hào)平板集熱器吸熱板溫度最高能達(dá)到91.6℃,導(dǎo)熱油出口溫度最高達(dá)到79.5℃,瞬時(shí)效率最高為0.65,日平均效率為0.54；2號(hào)平板集熱器是在日平均太陽輻射強(qiáng)度為989W/m2、導(dǎo)熱油質(zhì)量流量為85Kg/h的條件下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的,2號(hào)平板集熱器吸熱板溫度最高能達(dá)到98.8℃,導(dǎo)熱油出口溫度最高達(dá)到80.5℃,瞬時(shí)效率最高達(dá)到0.55,日平均效率為0.46。最后在秋季陰天對(duì)1號(hào)平板集熱器進(jìn)行熱性能試驗(yàn),1號(hào)平板集熱器是在日平均太陽輻射強(qiáng)度為612W/m2、導(dǎo)熱油質(zhì)量流量為148.5Kg/h的條件下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的,1號(hào)平板集熱器吸熱板溫度最高能達(dá)到79.5℃,導(dǎo)熱油出口溫度最高達(dá)到78.8℃,瞬時(shí)效率最高為0.66,日平均效率為0.51。 實(shí)驗(yàn)證明1號(hào)平板集熱器和2號(hào)平板集熱器的熱性能比現(xiàn)有的普通平板集熱器好,而1號(hào)集熱器的熱性能又略優(yōu)于2號(hào)集熱器,兩塊平板集熱器在未來的發(fā)展中都具有絕對(duì)的優(yōu)勢。
【圖文】：

太陽能熱水器[5]的工作原理是利用太陽能集熱器作為核心部件，將太陽輻射能轉(zhuǎn)換為熱能，通過水獲得熱量。太陽能熱水系統(tǒng)[6]主要由集熱器、循環(huán)管路及儲(chǔ)存裝置三部分組成，無日照時(shí)可使用輔助能源裝置(如電熱器等)。圖1.1是太陽能熱水系統(tǒng)的工作原理圖。外部冷水進(jìn)入到補(bǔ)水箱，順著管道流入下循環(huán)管，經(jīng)過集熱器被加熱，接著流到保溫?zé)崴�，出水管的開關(guān)一打開，就可用到熱水，完成了從冷水變成熱水的過程。根據(jù)統(tǒng)計(jì)顯示，，2001年，我國太陽能熱水器的年產(chǎn)量為820萬m“，產(chǎn)值為roo億元，總保有量達(dá)到3200萬mZ，2006年

箱里的低溫水冷卻，再從冷卻箱的上端出去;而冷卻水采用的是自來水，進(jìn)口設(shè)在冷卻油箱的底部，出口設(shè)在冷卻油箱的上部，并在冷卻水的進(jìn)出口管道上安裝閥門，以便調(diào)節(jié)水流量。冷卻箱結(jié)構(gòu)如圖3.4所示。導(dǎo)熱油進(jìn)口一一一一一一月.~廠—一導(dǎo)熱油出口冷卻水進(jìn)口冷卻水出口圖3.4冷卻箱的結(jié)構(gòu)圖3.7熱工性能測試方法及儀表為了準(zhǔn)確測試高溫型平板復(fù)熱器的各個(gè)熱性能，需在不同的天氣條件下進(jìn)行測試。進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，待系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行之后，即可采集數(shù)據(jù)，各個(gè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)每隔一定時(shí)間采集一次，當(dāng)發(fā)現(xiàn)某個(gè)數(shù)據(jù)發(fā)生較大變化時(shí)，數(shù)據(jù)將作廢。3.7.1溫度測量的方法33
【學(xué)位授予單位】：昆明理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號(hào)】：TK513

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2619389