中温太阳能集热器热性能测试方法研究

太阳能取暖器的光热转换效率和性能测试随着可再生能源的兴起和环境保护的重要性日益凸显，太阳能取暖器作为一种高效利用太阳能的设备，受到了广泛的关注和应用。

太阳能取暖器的光热转换效率和性能测试，是评估其工作性能和能源利用效果的重要指标。

本文将探讨太阳能取暖器的光热转换效率和性能测试的方法和重要性。

光热转换效率是太阳能取暖器评估性能的关键指标之一。

它反映了太阳能被转化为热能的效率，即太阳能辐射能量转化为可用热能的比例。

测试光热转换效率时，最常用的方法是通过热性能测试。

热性能测试包括太阳能集热器的吸收率测试和热损失测试。

吸收率是指太阳能集热器对太阳辐射能量的吸收能力。

它是评估太阳能集热器的重要指标之一，直接影响到光热转换效率。

吸收率测试需要将太阳能集热器暴露在太阳辐射下，测量集热器表面的吸收热量。

通过测量集热器的温度变化和太阳辐射强度，可以得到吸收率。

通常，高吸收率的太阳能集热器能够更好地将太阳辐射能量转化为热能。

热损失是指太阳能集热器在传输和储存过程中的热量损失。

热损失测试旨在评估太阳能集热器在工作过程中是否存在能量损失，并量化损失的程度。

常见的测试方法包括热量平衡法和热量流量法。

热量平衡法通过测量集热器输入和输出的热量，以及集热器的温度变化，计算热损失。

热量流量法则是通过测量空气或水的流量和温度变化来计算热损失。

减小热损失可以提高太阳能取暖器的光热转换效率。

除了光热转换效率外，太阳能取暖器的性能测试还涉及到热损失和传输效率等指标。

热损失是太阳能取暖器在输送和储存过程中的能量损失，包括传导、对流和辐射等形式。

传导是指能量通过太阳能集热器材料的传导损失，可以通过热导率测试来评估。

对流是指热量通过流体（如空气或水）的对流传输过程中的能量损失，可以通过流体流动速度和温度变化来计算。

辐射是指太阳能集热器表面向外辐射热量的能量损失，可以通过表面辐射率测试来评估。

降低热损失可以提高太阳能取暖器的传输效率和光热转换效率。

某型太阳能集热器的光热性能测试与分析随着能源危机的日益严重，太阳能作为一种可再生能源备受关注。

太阳能集热器作为太阳能利用的主要方式之一，其光热性能测试与分析对于提高太阳能利用效率具有重要意义。

本文将针对某型太阳能集热器的光热性能进行测试与分析。

一、测试方法光热性能测试是评估太阳能集热器性能的重要手段，本文采用热效率测试法进行测试。

具体测试步骤如下：1. 温度校准：在测试前，需要确保温度计的准确性。

使用热敏电阻温度计对温度计进行校准，保证测试结果准确可靠。

2. 放置集热器：将待测试的太阳能集热器按照设计要求正确放置在测试场地上，确保集热器能够充分接受太阳辐射。

3. 测试数据记录：利用数据采集系统实时记录集热器的进、出口水温、环境温度、太阳辐射数据等相关参数。

4. 测试过程：根据测试设备的工作原理，启动测试设备，通过水泵将冷水送入集热器，观察进、出口水温的变化，并记录时间及相关数据。

5. 数据处理：根据测试记录的数据，计算光热转换效率，并进行分析。

二、测试结果分析根据以上测试方法，对某型太阳能集热器进行测试并得到如下结果：1. 光热转换率：根据测试数据，计算得到集热器的光热转换率约为70%，表示70%的太阳辐射能够被转换为热能。

2. 灰尘影响：通过测试发现，集热器在使用一段时间后，其光热转换效率会受到周围环境灰尘的影响。

集热器表面的积尘会减弱太阳辐射的吸收和热能传输能力，降低集热器的光热性能。

3. 温度损失：集热器的进、出口水温差越大，表示集热器能够捕获更多的太阳热能。

但是在实际使用中，由于集热器的内外温度差异，以及管道的导热损失，会导致部分热能无法完全传递给工作介质，造成能量损失。

4. 流体流动速度：测试中发现，流体的流动速度对集热器的光热性能有着明显影响。

适当增加流体流动速度可以提高集热器的热能采集效果，但过高的流速也会增加能源消耗。

综合以上测试结果与分析，对某型太阳能集热器的光热性能提出以下改进建议：1. 定期清洗：由于集热器表面的灰尘会影响热能的吸收和传输效果，建议定期对集热器进行清洗，保持其表面清洁。

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。

太阳能集热器性能实验研究近年来，随着环保意识的不断提高，人们开始更加关注可再生能源的利用。

而太阳能作为一种清洁、无限的能源，被越来越多的人所重视。

太阳能集热器是太阳能利用的重要手段之一，采用太阳能集热器可以将太阳能转化为热能，用于加热水或其他物质。

本文将就太阳能集热器的性能实验研究进行探讨。

一、太阳能集热器的原理太阳能集热器是一种基于太阳能热转换、以及物体温度不同而产生的热传导、对流、辐射等原理的装置。

太阳能集热器可分为非集中式和集中式两种类型。

非集中式太阳能集热器是指利用太阳能将水或其他物质自然加热的设备，主要包括平板式、真空管式、薄膜式等。

集中式太阳能集热器则是指将太阳能聚焦在一个点上，从而将聚集的能量转化为热能，如果能够突破热效率的限制，使用集中式太阳能集热器甚至可以直接将太阳能转化为电力等其他形式的能源。

二、太阳能集热器性能实验研究太阳能集热器是一种新兴的能源利用方式，对其性能进行研究可以更好地了解其适用范围、并随时改进其性能。

太阳能集热器的性能实验研究包括以下几个方面：1、热效率的研究太阳能集热器的热效率是衡量其性能的重要指标之一，表示太阳能转化为热能的比例。

因此，提高太阳能集热器的热效率是各种测试的重要目标之一。

热效率实验需要在充足的日照条件下进行，将一定量的水加入到太阳能集热器中，然后记录容器内水的温度变化。

通过对比太阳能集热器实际获得的热量与完全热化同等容积的水所需要的太阳能，可以得到太阳能集热器的热效率。

2、温度分布研究温度分布实验可以描述太阳能集热器中央和边缘区域的温度差异，以及水或其他物质在太阳能集热器中的流动情况。

这可以通过在太阳能集热器上安装温度感应器，然后记录并比较各个位置的温度的变化。

温度分布实验还可以探讨太阳能集热器在不同气候条件、不同角度安装的情况下，其温度分布的差异，从而验证不同条件下太阳能集热器的性能变化情况。

3、不同波长光照下的实验太阳能集热器利用太阳能进行热能转化，因此，太阳能的光谱特性对于太阳能集热器的性能影响非常大。

太阳能集热器的设计与性能分析研究太阳能集热器是一种利用太阳能进行水加热和空气加热的设备。

在现代社会中，太阳能集热器得到了广泛的应用，它可以较大程度地减少传统能源的消耗，同时也是一种环保、节能的能源。

本文将对太阳能集热器的设计与性能分析进行研究。

一、太阳能集热器的分类太阳能集热器可以根据工作原理和集热器介质的不同来进行分类。

按照工作原理的分类，太阳能集热器可以分为被动式和主动式两种。

被动式太阳能集热器主要是依靠材料的选择和设计来进行集热，比如说光热板墙和普通瓦楞纸板。

而主动式太阳能集热器则需配合与之相适应的控制系统来实现更好的效果。

此类太阳能集热器在日常使用中比较常见，常见的有平板式太阳能集热器、真空管式太阳能集热器等。

二、太阳能集热器的设计要点1、选择优质的材料在太阳能集热器的设计中，选择材料是非常重要的一个环节。

因为只有选用合适的材料，才能保证集热器的效率和使用寿命。

目前，常用的材料有铝合金、铜、不锈钢，保温材料则有聚苯乙烯泡沫、玻璃棉等。

在材料的选择过程中，需要考虑材料的热传导性、耐腐蚀性等因素。

2、确定适宜的集热器尺寸在太阳能集热器的设计中，尺寸也是非常重要的一个因素。

通过合理的尺寸设计，可以在保证集热效率的同时，也能够保证集热器的实用性。

当然，不同类型的太阳能集热器其尺寸的大小也会不一样。

但总体来说，应根据所需集热的面积大小，以及可行的制造和安装工艺来确定集热器的规格和尺寸。

3、合理设置管路集热器的管路设置也是设计过程中需要考虑的因素之一。

管路布置要合理、通畅、散热小。

另外，在安装的过程中也需要注意管路与集热器的接口是否严密，避免渗漏。

三、太阳能集热器性能分析1、集热器转换率的测量在太阳能集热器的使用中，集热器转换率是一个重要的评价指标。

它可以反映集热器在转化太阳辐射为热能的过程中的效率。

一般我们将集热器转换率定义为：η = (Q1-Q0) / A*I其中，Q1是集热器出口水温，Q0是集热器入口水温，A是集热面积，I是太阳辐射强度。

太阳能集热器的耐热性能和使用寿命测试方法太阳能集热器是一种利用太阳辐射能将光能转化为热能的装置，广泛应用于热水供应、采暖和工业生产等领域。

然而，由于长期暴露在高温环境下，太阳能集热器的耐热性能和使用寿命成为了制约其发展的关键因素。

为了保证太阳能集热器的性能稳定和长久使用，科学的测试方法和评估标准必不可少。

首先，我们需要了解太阳能集热器的耐热性能指标。

太阳能集热器的耐热性能主要包括材料的耐高温性能和结构的耐热稳定性。

材料的耐高温性能是指太阳能集热器所使用的材料在高温环境下的物理性能和化学性能。

例如，集热管的玻璃管壁应具有较高的耐热性，能够承受高温下的热膨胀和热应力，同时不发生破裂或变形。

结构的耐热稳定性则是指太阳能集热器在高温环境下的结构稳定性和密封性能。

例如，太阳能集热器的密封胶条应具有较好的耐高温性，能够在高温下保持良好的密封效果，防止热量的损失。

了解了太阳能集热器的耐热性能指标后，我们可以介绍一些常用的测试方法。

首先是材料的耐高温性能测试。

常见的方法包括热膨胀系数测试、热稳定性测试和热应力测试。

热膨胀系数测试可以通过测量材料在不同温度下的线膨胀系数来评估其耐热性能。

热稳定性测试则可以通过加热材料并观察其物理性能和化学性能的变化来评估其耐热性能。

热应力测试则是通过在高温环境下对材料施加一定的应力，观察其是否发生破裂或变形来评估其耐热性能。

其次是结构的耐热稳定性测试。

结构的耐热稳定性测试主要包括密封性能测试和结构稳定性测试。

密封性能测试可以通过将太阳能集热器加热至一定温度，然后观察其密封胶条是否变形或脱落来评估其耐热性能。

结构稳定性测试则是通过在高温环境下对太阳能集热器施加一定的力或振动，观察其结构是否发生变形或破坏来评估其耐热性能。

除了上述测试方法外，还可以通过长期实地观察和使用寿命评估来评估太阳能集热器的耐热性能。

长期实地观察可以通过安装太阳能集热器在实际使用环境中进行长时间的观察，例如观察其在高温环境下的稳定性和性能变化。

太阳能集热器热性能分析摘要：本文介绍了太阳能集热器的种类以与各自的特点。

同时，阐述了太阳能集热器热性能的理论，包括影响太阳能集热器热性能的因素、太阳能集热器热性能的测试方法等。

关键字：太阳能集热器、热性能测试、影响因素0引言随着能源的大量消耗和环境的急剧破坏，新能源技术已经成为21世纪世界经济开展中具有决定性影响的五个技术领域之一。

太阳能因为具有取之不尽、用之不竭、无环境污染等诸多优点而受到各国重视。

2011年，我国太阳能集热器生产量占世界产量的80%，占世界保有量的60%左右，说明我国已经成为太阳能利用大国。

太阳能集热器是将其接收的太阳辐射能向传热工质传递热能的装置，因此，太阳能集热器是太阳能利用的关键装置。

所以，太阳能集热器的研究、开发与应用对太阳能资源的高效应用至关重要。

1太阳能集热器的种类随着太阳能利用的大力开展，太阳能集热器的种类也越发多样化。

根据进入采光口的太阳辐射方向是否改变，分为聚光型集热器、非聚光型集热器；根据集热器的传热工质类型的不同，分为液体型集热器、空气型集热器；根据集热器是否跟踪太阳，分为跟踪集热器、非跟踪集热器；根据集热器是否有真空空间，分为平板型集热器、真空管型集热器；根据集热器的工作温度围的不同，分为高温集热器〔300℃～800℃〕、中温集热器〔80℃～250℃〕、低温集热器〔40℃～80℃〕。

其中，太阳能热利用产品最常见的有两种--平板型太阳能集热器与真空管型太阳能集热器。

1.1 平板型太阳能集热器与其特点平板型太阳能集热器[1]的典型结构如图１所示，主要包括透明盖板、吸热板芯、流体流道、隔热层和箱体等局部.图1 平板型太阳能集热器典型结构透过透明盖板照射到吸热板外表，吸热板吸收大局部太阳辐射能，将其转化为热能，并将热能传递给流道的传热介质，传热介质携带热能进入储热设备。

这样，传热工质被加热后，温度逐渐升高，作为集热器的有用热能输出。

同时，由于吸热体的温度升高，通过透明盖板和外壳向周围环境散失热量，造成了平板型太阳集热器的各种热损失。

太阳能集热室体热性能参数研究及测量高青　吴喜军(吉林工业大学,长春130022)文　摘:依据传热基本原理,对保温室体热性能参数进行非稳态(升温、降温)理论分析,实现了温室隔热体传热系数及蓄热当量系数的非稳态测量。

利用数学处理,提出了准确实用的试验测量方法并进行了试验验证。

关键词:太阳能集热室体,传热系数,蓄热当量系数0　引　言集热保温室体是太阳能应用系统的重要组成部分,干燥系统、温室及太阳房等室体的自身热性能参数是其热工性能的重要指标。

表征隔热性能的传热系数和表征蓄热性能的蓄热当量系数是集热保温室体自身热性能的主要参数,也是温室升温、降温过程的主要决定因素。

由于各种室体的结构形状各异、不规则,且往往由多层材料的复杂结构构成,很难进行热性能参数的准确计算,对于特殊结构形式,计算更为复杂〔1-4〕,往往需要结合必要的试验测定。

现在,广为采用的试验测定方法主要是热平衡稳态方法〔5,6〕及温时积分非稳态法〔7〕等,但这些方法只能测定传热系数,无法实现室体综合蓄热性能参数的测定。

本文在建立表征室体结构热性能特征的传热基本方程基础上,提出相应的非稳态分析理论及其试验研究方法,实现室体自身传热性能和蓄热性能的分析研究和试验。

1　基本原理非稳态方法的实质是利用室体内空气的加热或冷却的变态过程来分析确定室体结构的热性能参数,它用室体热平衡微分方程式作为基本的研究依据。

1.1　加热温升过程建立室体恒源加热(Q=常数)非稳态热平衡微分方程:Q=U F(t-t o)+W d td f(1)式中,Q为恒源加热量,U为热损系数,F为传热面积,t、t o分别为室体内、外空气温度,W为蓄热当量热容,f为时间。

通常情况下,室体外部大环境的空气温度基本不变(t o=C)。

因此,上式可用过余温度θ=t-t o表示,Q=U Fθ+W dθd f(2)　第19卷　第3期1998年7月太　阳　能　学　报AC T A ENERGI AE SOL ARIS SINICAV ol.19,No.3July,1998⒇本文1996-05-06收到式(2)常微分方程的通解为θ=e -(UF /W )f (Q UFe -(UF /W )f +C )(3)初始条件:f =0时,t =t o ,即θ=0;所以有C =Q UF 。

太阳能热水器性能测试及分析随着全球环境污染的日益加剧，环保节能成为了人们越来越重视的问题。

太阳能热水器是一种环保节能的热水供应设备，具有可再生、零排放等优点，因此备受青睐。

然而，在购买太阳能热水器之前，对其性能的测试是非常必要的。

本文将详细介绍太阳能热水器性能测试的方法和分析。

一、太阳能热水器性能测试的主要指标太阳能热水器的核心部件为集热器，故而集热器的性能是太阳能热水器性能测试的重点。

太阳能热水器性能测试主要涉及以下指标：1.集热器的热效率集热器的热效率指的是太阳能热水器对阳光热能的转换效率，即将太阳辐射能转化为热能所占的比例。

它是评价集热器性能的一个重要指标。

2.集热器的热损失系数集热器的热损失系数指的是集热器从中收集到的热能和通过体积单位时间和温度差从集热器表面向环境排放的热量之比。

热损失系数越小，集热器的综合性能越好。

3.水箱的保温性能水箱的保温性能指的是太阳能热水器将热能储存在水箱内的能力。

它是衡量太阳能热水器性能的另一重要参数。

二、太阳能热水器性能测试的方法1.集热器热效率测试集热器热效率的测试方法有多种，常用的有位移法、流量积分法和热显像法。

位移法是将一个容量为定值的水桶放在集热板下方，通过测量水桶内水温的上升来计算集热器的热效率。

这种方法的优点是简单易行，但存在误差较大、导热管不均匀等问题。

流量积分法是通过控制定流量水泵的流量和时间，测量进入和出来水的温度来计算集热器的热效率。

这种方法相对位移法更准确，但需要精确测量水流量和温度，而且时间长、步骤繁琐。

热显像法是使用红外线热像仪拍摄集热器工作状态，并通过图像处理分析来评估其热效率。

这种方法具有快速、直观的优点，但需要使用高精度热像仪和信号处理软件，成本较高。

2.集热器热损失系数测试集热器的热损失系数可以使用导热系数测试仪测量。

这种测试仪器使用恒定温度和流量的热介质，在定量测量的时间内通过集热器，测量进出口温度和流量，计算出集热器的热损失系数。