【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)展狀況,并對太陽能的開發(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、節(jié)能環(huán)保等特點遍布全球。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)占市場份額達到90%的真空管集熱器具有高溫、可全年運行等優(yōu)點,同時也存在不成壓、炸管、結(jié)垢等缺點。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,同時也存在熱損失大、保溫性能差、溫度低等缺點,但是,平板集熱器隨著國內(nèi)科學技術(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雜得多,包含三種換熱方式：導熱、對流和輻射換熱。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)的流動阻力的數(shù)學模型。數(shù)學模型的建立方便我們研究影響集熱器熱性能的因素,有助于集熱器的設計。 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。 集熱器的實驗數(shù)據(jù)是為評定產(chǎn)品的質(zhì)量和性能,并為系統(tǒng)的優(yōu)化設計提供依據(jù)。本文將對集熱器進行熱性能試驗,熱性能指標包括空曬溫度、瞬時效率和日平均效率等。 首先對用真空玻璃作端蓋的1號平板集熱器進行空曬實驗。集熱器在實驗進行十分鐘后破裂,說明用真空玻璃作平板集熱器的端蓋還不可行�？諘駥嶒炇窃谇缋侍鞖狻⑷炖塾嬋蛰椪樟繛�25629KJ/m2的條件下進行的,1號平板集熱器的吸熱板溫度最高能達到170.2℃�？諘駥嶒灲Y(jié)束后1號平板集熱器沒有發(fā)生變形、開裂或其他損壞。接著分別對1號平板集熱器和2號平板集熱器在秋季晴天進行熱性能試驗,1號平板集熱器是在日平均太陽輻射強度為757W/m2、導熱油質(zhì)量流量為185Kg/h的條件下進行實驗的,1號平板集熱器吸熱板溫度最高能達到91.6℃,導熱油出口溫度最高達到79.5℃,瞬時效率最高為0.65,日平均效率為0.54；2號平板集熱器是在日平均太陽輻射強度為989W/m2、導熱油質(zhì)量流量為85Kg/h的條件下進行實驗的,2號平板集熱器吸熱板溫度最高能達到98.8℃,導熱油出口溫度最高達到80.5℃,瞬時效率最高達到0.55,日平均效率為0.46。最后在秋季陰天對1號平板集熱器進行熱性能試驗,1號平板集熱器是在日平均太陽輻射強度為612W/m2、導熱油質(zhì)量流量為148.5Kg/h的條件下進行實驗的,1號平板集熱器吸熱板溫度最高能達到79.5℃,導熱油出口溫度最高達到78.8℃,瞬時效率最高為0.66,日平均效率為0.51。 實驗證明1號平板集熱器和2號平板集熱器的熱性能比現(xiàn)有的普通平板集熱器好,而1號集熱器的熱性能又略優(yōu)于2號集熱器,兩塊平板集熱器在未來的發(fā)展中都具有絕對的優(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)管路及儲存裝置三部分組成，無日照時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。外部冷水進入到補水箱，順著管道流入下循環(huán)管，經(jīng)過集熱器被加熱，接著流到保溫熱水箱，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，進口設在冷卻油箱的底部，出口設在冷卻油箱的上部，并在冷卻水的進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。導熱油進口一一一一一一月.~廠—一導熱油出口冷卻水進口冷卻水出口圖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確測試高溫型平板復熱器的各個熱性能，需在不同的天氣條件下進行測試。進行實驗時，待系統(tǒng)穩(wěn)定運行之后，即可采集數(shù)據(jù)，各個點的數(shù)據(jù)每隔一定時間采集一次，當發(fā)現(xiàn)某個數(shù)據(jù)發(fā)生較大變化時，數(shù)據(jù)將作廢。3.7.1溫度測量的方法33
【學位授予單位】：昆明理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2011
【分類號】：TK513

【參考文獻】

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本文編號：2619389