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太阳能平板集热器的结构与热性能评价

发布时间:2015-01-20  来源:http://www.chenxujiqi.com/news/46.html

  太阳能平板集热器的结构
  太阳能平板集热器一般由吸热板、透明盖板、保温层和外壳四部分组成。吸热板是吸收太阳辐射能并向传热工质传递热量的部件,为使集热器最大限度地吸收太阳辐射能,在吸热板上覆盖有选择性吸收涂层;为保护吸热板,在平板型集热器的上表面覆盖透明盖板;保温层是集热器中抑制吸热板通过传导向周围环境散热的部件;外壳是集热器中保护及固定吸热板、透明盖板和保温层的部件,具有一定的刚度和强度,有较好的密封性及耐腐蚀性。
  太阳能平板集热器的热性能评价
  1.热量平衡关系
  太阳能集热板吸收的太阳辐射能绝大部分用来加热传热工质,此外还有小部分热量通过对流和辐射的方式散失到周围环境中,即:集热器实际获得的能量等于同一时段内入射在集热器上的辐照能量减去集热器对周围环境散失的能量,故其热平衡为:QU=QA-QL=AG(τα)e-AUL(tp-ta)式中:
  QU--集热器实际获得的能量;
  QA--入射到集热器的有效太阳辐照量;
  QL--集热器散失热量;
  A--集热器面积,m2;
  G--太阳辐照度,W/m2;
  (τα)e--透明盖板透射比τ与吸热板吸收比α的有效乘积;
  UL--集热器总热损系数,
  W/m2gK;tp--吸热板温度,℃;
  ta--环境温度,℃。
  由式1可以看出,太阳辐照度G、透明盖板的透射比τ与吸热体涂层的吸收比α将直接影响集热器获得的太阳辐射能,基本成正比关系,其中G是外部影响因素,而τ与α则是决定于集热器自身的内部因素;总热损系数UL表征集热器向外界散失热量的能力,与热损失能量成正比。
  2.热性能的评价指标
  工程上一般采用瞬时效率来评价平板型集热器的热性能,瞬时效率η是指在稳态(或准稳态)条件下,集热器传热工质在规定时段内输出的能量与入射在集热器上的太阳辐照能量的比值,故其计算式为:

  该式是平板型集热器的热效率方程,在太阳辐照度相同的天气条件下,效率η越高,表征着集热器的光热转换能力越强。传热工质输出的能量也就是集热器实际获得的能量,在遵照热量平衡关系的基础上结合工程实际推导得出,与翅片效率、管板结合工艺、管内传热工质的换热系数、吸热板的结构尺寸等参数有关,是当前国内外学者研究的一个重点。


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