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太陽能工藝

窄縫式平板太陽能集熱器設計探討

星之球激光 來源:新浪2013-10-28 我要評論(0 )   

當前平板太陽能集熱器工程市場上的主流解決方案,正如其名稱一樣,多數采用平面吸熱方式。但是此種方案的弊端也顯露無遺。如: 1.當太陽照射處于斜射角度時,吸熱量將大...

    當前平板太陽能集熱器工程市場上的主流解決方案,正如其名稱一樣,多數采用平面吸熱方式。但是此種方案的弊端也顯露無遺。如:

  1.當太陽照射處于斜射角度時,吸熱量將大大減少;

  2.自然對流過程中的熱能損失無法避免。作為階段性技術改造措施,我們采用窄縫式平板太陽能集熱器,把平面吸熱改為立體吸熱,則可解決上述致命弱點,使平板太陽能集熱器的熱性能大大提高。圖1為普通平板太陽能集熱器的板芯,圖2為窄縫式平板太陽能集熱器的板芯。

  從圖2看出,鋁片通過模具壓制后套入銅管中,再經過漲管形成整體,然后把這一整體放在陽極氧化池中處理即可。窄縫式平板太陽能集熱器與普通散熱器的結構一樣,只是尺寸有所不同。

  從圖1與圖2的比較中看出:圖1是平面吸熱,圖2是立體吸熱 

 

  為什么由原來鋁片吸收率0.90上升到0.99呢?這是由于太陽斜射時,在窄縫中多次反射、吸收,產生黑體效應,使窄縫整個吸收率上升,使吸收率接近1.0。同時,因為窄縫的開口面積是整個窄縫面積的1/15,所以從開口輻射熱損失是平板的1/30。如此以來,也使輻射熱損失大大降低。

  2.窄縫的高度h與窄縫的縫隙δ之比這種集熱器的特點是:只要太陽光熱照進窄縫后會全部吸收,而熱損失則降低到最低限度———太陽光熱只進不出,抑制了自然對流的熱損失。適用于高熱性能的平板太陽能集熱器。在豎直平面上形成熱邊界層,靠近壁面附著的不動層,隨高度升高而變厚。面對面的熱邊界不動層相互接觸,這樣空氣就難以流動,也不存在自然對流的熱損失。

 

  實驗證明:當高度h與當量直徑D之比>5時,即可抑制住自然對流的熱損失。浙江大學熱工教研組在20世紀80年代進行實驗———在普通的平板太陽能集熱器的平板上面,滿直徑為1cm,高度為7cm的薄壁玻璃管,形成所謂的塑料蜂窩,結果是原來平板集熱器只產生50℃的熱水,現在變成了100℃的開水器,在100℃時的熱效率為25%~30%。《太陽能》1985年NO1“《蜂窩結構太陽能開水器”》這是什么原因呢?很明顯,由于玻璃管的高度h與當量直徑D之比>5,吸熱板平面產生的熱量無法產生自然對流,也就是抑制住了自然對流損失。 

 

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