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太阳能集热器

日期:2006-3-6 22:33:35 来源:原创 查看:[ ] 作者:椴木杉 热度:

太阳能集热器是将太阳能转换成工质(水)的热能的设备。 大气层外缘水平面上每单元面积受到 的太阳辐射能 太阳能集热器的效率定义为 是集热器的有效收益热流密度)。

分析:提高太阳能集热器效率的途径是在保持最大限度采集太阳辐射的同时,尽可能减小其对流和辐射换热损失。

 

 
 
 
 

在热稳态情况下,集热器单位面积的热平衡方程为:

     

 


为透明覆盖层对太阳辐射的穿透比;  为吸热面对太阳辐射的吸收比;
为吸热面对透明覆盖物的辐射换热; 为吸热面的对流散热,此项与表面的辐射换热特性无关。

可以采用灰体平行平板间的辐射换热公式:
式中:分别为吸热面和透明覆盖的热力学温度K;分别为吸热面及透明覆盖在所处工作温度下的发射率。
代入上式,可得

例题:包括散热辐射在内的投入太阳辐射为;透明覆盖物采用厚的普通玻璃,温度;吸热面采用铜材,其上镀有得光谱选择性涂层黑镍,表面温度,吸热面的对流散热,确定集热器的效率。

解:选定辐射特性值0.90

代入上式计算可得:

讨论:集热器自然对流散热损失是一项主要的损失,要进一步提高效率,可以在吸热面与玻璃盖板之间堆放一些对太阳光透明的材料,如玻璃短管,以抑制夹层中的自然对流。如果自然对流能完全抑制,夹层中为纯空气导热,则吸热面的这一项散热在理想情况下可减少到(夹层厚度取为3mm

此时集热器的效率为

 
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