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太阳能热转换原理复习资料.ppt
太阳能热转换原理(复习) 几个概念 1.大气质量(Air mass) m 2.射线辐射或直接辐射(Beam Radiation), W/m2 3.漫辐射或散射辐射(Diffuse Radiation) , W/m2 4.总辐射(Total Solar Radiation, Global Radiation) , W/m2 5. 辐射度(辐射率) (Irradiance) , G , W/m2 6. 辐照度或曝辐量(Irradiation or Radiant Exposure), H,J/m2 7. 太阳时(Solar Time) 描述太阳直接辐射几何关系的角: f:纬度角——赤道南北的角位置。北为 “+”,南为“-”。 0?f ? 90? d :赤纬角——太阳光线与赤道面的夹角。关于赤道面北为 “+”,南为“-”。-23.45 ? ?d ? 23.45 ?。一年中某天的赤纬角等于该天太阳光线垂直照射的那个地方所在的纬度角。关于赤道面北为 “+”,南为“-”,赤道上为0。 b :倾斜角——所讨论平面与水平面的夹角。 0?b? 180?. b 90 ?表示表面朝下。 g :表面方位角——表面法线在水平面上的投影与正南方向的夹角。 -180 ? ?g ? 180 ? 描述太阳直接辐射几何关系的几个角: 日出日落时角 太阳入射角 太阳常数Gsc =1367±7 W/m2 直接辐射倾斜因子 北半球,当g =0 地球大气层外水平面上的太阳辐射 全日太阳辐射 Ho(J/m2) 一、 几个概念: 1.月平均透明度指数:水平面上月平均日辐射与大气层外月平均日辐射之比。 2.日透明度指数:特定日辐射与大气层外该天辐射之比。 3.小时透明度指数:特定小时辐射与大气层外该小时的辐射之比。 从日辐射数据推算小时辐射量 从日辐射数据推算小时辐射量 接收表面方位的影响 经验法则(“ Rules of Thumb”): (1)年最大值在:b = f , g = 0 (2) b = f ±20°,年总量约降低5%左右,为适当照顾冬季,可取b = f +10°(北半球) (3)冬季(12, 1, 2 及3月)总能量最大值约为b = f ±15°处。 (4) g = ±20°范围内对年总量的影响不大 * * w:时角——太阳光线与子午面的夹角。偏西(下午)为 “+”,偏东(上午)为“-”。(1小时对应15 ? ) q :入射角——太阳光线与表面法线之间的夹角。 描述太阳位置的三个角 q z :太阳天顶角——观测点处,太阳光线与竖直线之间的夹角。 a s :太阳高度角——观测点处,太阳光线与水平面之间的夹角。 g s :太阳方位角——观测点处,太阳光线在水平面的投影与正南方向之间的夹角。偏东为负,偏西为正。 a s= 90 ? - q z 计算赤纬角的Cooper公式 n为一年中第几天,1月1日,n = 1。 太阳天顶角与方位角 昼长 对垂直表面: 对水平表面: 北半球倾斜表面朝正南: 太阳辐射的有关计算公式 倾斜面上HT,IT 大气层内(水平地面上) 大气层外 Gsc, Gon, Go, 小时辐射:Io,日辐射:Ho GT,Rb 大气透明度指数 一年中第n天地球大气层外垂于辐射方向的平面上的辐射为Gon: 大气层外辐射的变化 北半球,当g =0,w = 0 小时辐射 Io(J/m2) 透明度指数 小时辐射的直接和散射辐射分量 Erbs et al关系式: 日辐射的直接和散射辐射分量 Erbs et al关系式: 月平均日辐射的直接和散射辐射分量 Erbs et al 的关系式: Collares-Pereira and Rabl(1979) 公式: Collares-Pereira and Rabl(1979) 公式: 从日散射辐射中推算小时散射辐射量。 Liu and Jordan (1960) 得出下列公式: 倾斜面上的太阳辐射——各向同性天空模型 Liu and Jordan 各向同性天空模型 倾斜面上的太阳辐射——各向异性天空模型 HDKR 模型(各向异性天空) 倾斜面上的平均辐射能——各向同性天空 Liu and Jordan(1962)提出,Klein(1977)推广 倾斜面上月平均日辐射能(漫射和地面反射假定为各向同性) §2.19 倾斜面上的平均辐射能——各向同性天空 对北半球朝南表面, 倾斜面上的平均辐射能——K-T法 在倾斜面上: *
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