全玻璃真空集热管内自然对流换热与流动的可视化实验研究
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本科毕业论文题目:全玻璃太阳能集热器热性能实验研究学生姓名:学院:系别:专业:班级:指导教师:二〇一〇年四月六日摘要太阳能热利用是可再生能源技术领域商业化程度最高、推广应用最普遍的技术之一。
太阳能热水器在我国得到了快速发展和推广应用,而太阳能集热器是太阳能热水器接收太阳能量并转换为热能的核心部件和技术关键,因此研究集热器热性能也成为极其重要的工作。
本文对国内外太阳集热器热性能稳态和动态的测试方法及测试的国家标准进行了概述,详细介绍了太阳能集热器测试的实验系统及仪器,对集热器性能参数的测试条件、测试步骤和数据处理方法等进行了论述,并针对全玻璃真空管式太阳能集热器的非稳态效率、时间常数和集热器入射角修正系数提出了详细的实验测试方法及测试步骤。
论文对全玻璃真空管集热器的非稳态效率、太阳辐射随时间变化的曲线、水箱温度变化进行了实验分析,得出了全玻璃真空集热器的非稳态效率随时间变化的趋势,太阳辐射和水箱温度随时间变化的趋势,并做了详细的分析,为后续研究奠定了实验基础。
关键词:太阳集热器;测试;热性能;实验AbstractThe solar energy heat utilization is one of the technologies marketed and used universally, which is the highest in commercialization degree in renewable energy source area. The solar water heaters have the fast development and get the promoted application in our country. The solar energy collector is the core and the technical key of solar water heater which receives the solar energy and transforms into the heat energy, therefore researching collector thermal properties is a very important work.This article has described the testing methods for the thermal performances of solar collector under steady-state and quasi-dynamic conditions between our country and the world and the test of the national standards, introduced the solar energy collector test's experiment system and the instrument in detail. Meanwhile, the collector test's condition, step and the method of handling data also have been introduced .And this paper proposed the detailed experiment test method and the test step regarding of all-glass evacuated tube solar collector's unsteady-state efficiency, the time-constant and the collector incidence angle correction coefficient .Papers obtained the trend of non-steady-state efficiency of the all-glass vacuum collector over time and, tend of solar radiation and water temperature over time and done a detailed analysis, which laid a experimental foundation for follow-up study.Keywords: solar collector; test; heat properties; experiment目录第一章绪论 (1)1.1 概述 (1)1.1.1 能源概述 (1)1.1.2 太阳能 (1)1.1.3 太阳能热水系统 (2)1.2 太阳集热器热性能测试的研究现状 (4)1.3 主要研究内容及目的 (5)第二章太阳集热器热性能测试的理论基础 (7)2.1 热性能测试方法 (7)2.1.1热性能稳态测试方法 (7)2.1.2 热性能动态测试方法 (10)2.2热性能试验目的及国家标准 (13)2.2 太阳能集热器的热性能 (15)2.2.1 非稳态效率 (15)2.2.2 日平均效率 (15)2.3 影响太阳集热器热性能的因素 (15)第三章太阳能集热器热性能测试系统 (17)3.1 试验要求 (17)3.1.1 集热器的安装 (17)3.1.2 测量要求 (17)3.2 测试系统及设备 (18)3.2.1 PC-2-T太阳能辐射标准观测站介绍 (18)3.2.2 TRM-2型太阳能热水器热性能测试系统 (21)3.2.3 TRM-PD人工太阳模拟发射器 (22)3.2.4 TBQ-2总辐射表 (24)第四章太阳能集热器的热性能试验 (26)4.1 集热器效率试验 (26)4.1.1集热器效率试验步骤 (26)4.1.2集热器效率计算 (27)4.2集热器时间常数试验 (27)4.2.1 集热器时间常数计算 (27)4.2.2 集热器时间常数试验步骤 (28)4.3 集热器入射角修正系数 (28)4.3.1 集热器入射角修正系数计算 (29)4.3.2 集热器入射角修正系数试验步骤 (29)4.4 试验数据分析 (29)4.4.1 非稳态效率实验曲线分析 (29)4.4.2 水箱温度随时间的变化曲线 (31)4.4.3 太阳辐射随时间的变化曲线 (33)结论 (34)参考文献 (36)第一章绪论1.1 概述1.1.1 能源概述不论是从经济社会走可持续发展之路和保护人类赖以生存的地球生态环境的高度来审视,还是从为世界上20多亿无电人口和一些特殊用途解决现实的能源供应出发,发展新能源和可再生能源均具有重大战略意义。
全玻璃真空集热管工作原理
全玻璃真空集热管是一种重要的太阳能利用技术,它利用太阳能将热量转化为可使用
的热能。
下面我们将详细介绍全玻璃真空集热管的工作原理。
全玻璃真空集热管由玻璃外壳、吸热管、蒸汽室、热传导棒和玻璃内壳组成。
它的工
作原理基于光热转换和热传导原理。
当太阳辐射照射到集热管的玻璃外壳上时,玻璃外壳会通过玻璃的透过性,将光能转
化为热能,并散布到吸热管上。
吸热管内充满了导热剂,当吸热管被热能照射后,导热剂
将吸收光能并升温,导热剂温度升高后将产生热对流,将热能传导到集热管的上端蒸汽
室。
吸热管内的导热剂受热后,会使水在蒸汽室中沸腾,生成蒸汽。
蒸汽的温度和压力随
着吸热管受热时间的延长而增加。
这些高温高压的蒸汽会充满蒸汽室,并向上顶起,通过
热传导棒传导至集热管的上端。
接着,当高温高压的蒸汽通过热传导棒传导至集热管的上端时,会释放热量,将热量
传递给集热管的玻璃内壳。
玻璃内壳的材质使其能够保持真空状态,并且有很好的保温效果,从而能够最大限度地减少热量的散失。
这样,集热管内部就形成了一个高温高压的热区,从而将太阳能转化为热能,并保持热能的长期稳定输出。
集热管内的高温高压热能可以被用于各种应用,比如加热水、驱动发动机等。
这就实
现了太阳能的利用,并为人们的生活提供了可再生的能源。
全玻璃真空集热管利用太阳能将热量转化为可使用的热能,通过多个部件的协同作用,实现了从太阳辐射到热能输出的过程。
它在可再生能源利用方面具有良好的应用前景,能
够为环境保护和节能减排做出贡献。