全天候自动跟踪太阳灶可研报告论文.doc

全天候自动跟踪太阳灶研究报告 摘要 20世纪以来，随着社会经济的发展和人民生活水平的提高，对能源的需求量不断增长。化石能源资源的有限性，以及他们在燃烧过程中对全球气候和环境所产生的影响日益为人们所关注。太阳能逐渐成为最引人注目，开展研究工作最多，应用最广的能源。太阳灶是利用太阳能辐射，通过聚光获取热量，进行炊事烹饪食物的一种装置。它不燃烧任何燃料；没有任何污染；正常使用时比蜂窝煤炉还要快；和煤气灶速度一致。本文主要紧扣专业所学知识，在传统太阳灶的基础上，通过小组成员的集思广益，深入了解、设计和探索，提出了“全天候自动跟踪太阳灶”的理念。将集热导热储热集合于一体，利用小型的光伏电池板发电，加入太阳灶自动跟踪装置，提高对太阳光的吸收效率的新型太阳灶，满足人们对太阳灶的使用要求，减少对传统能源的依赖，更多更高效的使用太阳能这种清洁能源，真正做到可持续发展。 关键词：太阳灶、自动跟踪、集热、储热、全天候  全天候自动跟踪太阳灶研究报告 传统太阳灶 1.1太阳灶的研究研发历史 世界上第一个太阳灶设计者是法国的穆肖，1860年他奉拿破仑三世之命，研究用抛物面镜反射太阳能集中到悬挂的锅上，供驻在非洲的法军使用。1878年阿塔姆斯又曾作了许多研究和改进，此后，印度便有10家工厂生产。到了1889年全世界就有了许多太阳灶的专利，有了各种各样形式的太阳灶。太阳灶在广大农村，特别是在燃料缺乏地区，具有很大的实用价值。目前世界上太阳灶的利用相当广泛，技术也比较成熟，它不仅可以节约煤炭、电力、天然气，而且十分干净，毫无污染，是一个可望得到大力推广的太阳能利用装置。 1.2太阳灶的分类 1.2.1箱式太阳灶 箱式太阳灶根据黑色物体吸收太阳辐射较好的原理研制而成。它是一只典型的箱子，朝阳面是一层或二层平板玻璃盖板，安装在一个托盖条上，其目的是为了让太阳辐射尽可能多地进入箱内，并尽量减少向箱外环境的辐射和对流散热。里面放了一个挂条来挂放锅及食物。箱内表面喷刷黑色涂料，以提高吸收太阳辐射的能力。箱的四周和底部采用隔热保温层。箱的外表面可用金属或非金属，主要是为了抗老化和形状美观。整个箱子包括盖板与灶体之间用橡胶或密封胶堵严缝隙。使用时，盖板朝阳，温度可以达到100°C以上，能够满足蒸、煮食物的要求。这种太阳灶结构极为简单，可以手工制作，且不需要跟踪装置，能够吸收太阳的直射和散射能量，故信产品价格十分低。但由于箱内温度较低，不能满足所有的炊事要求，推广应用受到很大限制。 1.2.2平板式太阳灶 利用平板集热器和箱式太阳灶的箱体结合起来就形平板式太阳灶。 平板集热器可以应用全玻璃真空管，它们均可以达到100°C以上，产生蒸汽或高温液体，将热量传入箱内进行烹调。普通拼版集热器如果性能很好也可以应用。例如盖板黑的涂料采用高质量选择性涂料，其集热温度也可以达大100°C以上。这种类型的太阳灶只能用于蒸煮或烧开水，大量推广应用也受到很大限制。 1.2.3聚光式太阳灶 聚光式太阳灶是将较大面积的阳光聚焦到锅底，使温度升到较高的程度，以满足炊事要求。这种太阳灶的关键部件是聚光镜，不仅有镜面材料的选择，还有几何形状的设计。最普通的反光镜为镀银或镀铝玻璃镜，也有铝抛光镜面和涤纶薄膜镀铝材料等。 聚光式太阳灶的镜面设计，大都采用旋转抛物面的聚光原理。在数学上若抛物线绕主轴旋转一周，所得的面，即称为“旋转抛物面”。若有一束平行光沿主轴射向这个抛物面，遇到抛物面的反光，则光线都会集中反射到 定点的位置，于是形成聚光，或叫“聚焦”作用。作为太阳灶使用，要求在锅底形成一个焦面，才能达到加热的目的。换言之，它并不要求严格地将阳光聚集到一个点上，而是要求一定的焦面。确定了焦面之后，我们就不难研究聚光器的聚光比，它是决定聚光式太阳灶的功率和效率的重要因素。聚光比K可用公式求得：K=采光面积/焦面面积。采光面积是指太阳灶在使用时反射镜面阳光的有效投影面积。根据我国推广太阳灶的经验，设计一个700～1200瓦功率的聚光式太阳灶，通常采光面积约为1．5～2.0平方米。个别大型蒸汽太阳灶也是聚光式太阳灶，但其采光面积较大，有的要在5平方米以上。 聚光式太阳灶除采用旋转抛物面反射镜外，还有将抛物面分割成若干段的反射镜，光学上称之为菲涅耳镜，也有把菲涅耳镜做成连续的螺旋式反光带片，俗称“蚊香式太阳 灶”。这类灶型都是可折叠的便携式太阳灶。 聚光式太阳灶的镜面，有用玻璃整体热弯成型，也有用普通玻璃镜片碎块粘贴在设计好的底板上，或者用高反光率的镀铝涤纶薄膜裱糊在底板上。底板可用水泥制成，或用铁皮、钙塑材料等加工成型。也可直接用铝板抛光并涂以防氧化剂制成反光镜。聚光式太阳灶的架体用金属管材弯制，锅架高度应适中要便于操作，镜面仰角可灵活调节。为了移动方便，也可在架底安装两个小轮，但必须保证灶体的稳定性。在有风的地