太阳能热水系统教程.docx

实验报告 实验题目： 太阳能热水系统的热性能测试 _xxx_级新能源科学与工程x班 学 号： xxxxxxxxxxx 姓 名： xxxxx 指导老师： xxxxx 实验地点： xxxxxx 前言 太阳能热水系统是利用太阳能集热器，收集太阳辐射能把水加热的一种装置，是目前太阳热能应用发展中最具经济价值、技术最成熟且已商业化的一项应用产品。本文使用的是平板型强迫循环热水系统。测量了不同倾角下的光辐照度，并对不同倾角、不同流速下集热器的有用功率、集热器的效率和时间常数进行了研究。 摘要 本实验通过对自然循环热水系统、强迫循环热水系统、直流式热水系统三种太阳能热水系统的管路进行连接，认识相关管路元件，掌握管路系统的选择和设计，了解太阳能热水系统的分类和太阳能平板集热器的工作原理。通过温度传感器、压力传感器和伏照计等相关测量仪器的使用和记录数据，并计算得太阳能热水系统的热性能，同一倾角下，流速越高，集热器效率越高。 关键字：太阳能 热水系统 热水系统管路连接 热性能 实验目的 掌握太阳能集热器的工作原理和管路系统的选择与设计； 掌握什么是自然循环热水系统、强迫循环热水系统、直流式热水系统； 知道怎么连接上述的三种管路系统； 掌握测量太阳能热水系统的性能的方法。 二、实验设备 太阳能热水系统（包括平板集热器、水箱、水泵、流量计、温度传感器、压力传感器、电磁阀、止回阀、阀门、连接管线、管材管件等）、总辐射表、计算机 三、实验原理 平板太阳能集热器的基本工作原理十分简单。概括地说，阳光透过透明盖板照射到表面涂有吸收层的吸热体上，其中大部分太阳辐射能为吸收体所吸收，转变为热能，并传向流体通道中的工质。这样，从集热器底部入口的冷工质，在流体通道中被太阳能所加热，温度逐渐升高，加热后的热工质，带着有用的热能从集热器的上端出口，蓄入贮水箱中待用，即为有用能量收益。与此同时，由于吸热体温度升高，通过透明盖板和外壳向环境散失热量，构成平板太阳集热器的各种热损失。这就是平板太阳集热器工作原理。 集热器的连接方式： 串联：一台集热器出口与另一台集热器的入口相连。 并联：一台集热器的出、人口与另一台集热器的出、入口相连。 图1 太阳能热水试验系统示意图 太阳能热水系统的分类： （1）自然循环式太阳热水系统? 如上图①，自然循环系统是利用传热工质内部的温度梯度产生的密度差所形成的自然对流进行循环的热水系统。 （2）主动循环式太阳热水系统 如上图③，主动循环式太阳热水系统（又称强制循环太阳热水系统）是利用机械设备等外部动力迫使传热工质通过集热器或换热器进行循环的热水系统。 （3）直流式太阳热水系统? 如上图②，直流式太阳热水系统是传热工质一次流过集热器加热后便进入储水箱或用水点的非循环热水系统，储水箱的作用仅为储存集热器所排出的热水，直流式系统有热虹吸型和定温放水型两种。? 实验条件 (1)太阳辐照度：，其变化不大于。 (2)介质进出口温度：进口温度，出口温度 ，环境温度。在集热器工作温度范围内至少取四个间隔均匀的介质进口温度，且的变化不大于，进口温度的变化不大于。 (3)传热介质流量：。根据集热器面积，介质流量可设定在。同一试验周期内，流量变化不大于设定值的；不同试验周期内，流量变化不大于设定值的， （4）环境空气速度：实验期间周围环境空气速度不大于。 5、集热器有用功率的测定 当集热器工作稳定时，其有用功率计算公式： 其中是传热介质比热容。 6、集热器效率的计算 以集热器总面积为参考，集热器效率为： 7、归一化温差的计算 则 归一化温差 ，或者 8、瞬时效率曲线的确定 通过实验，取得等参数的一批测试数据，利用最小二乘法进行拟合，可得到集热器瞬时效率方程的线性表达式： 9、时间常数的确定 用于表征太阳能集热器对瞬变的驱动力反映的迅速程度，其定义实在太阳辐照度从一开始有阶跃式增加后，集热器出口温度与进口温度之差逐步上升到总增量的63.2%时所用的时间： ，且 则 时间常数： 10、入射角修正系数的测定 入射角修正系数用于表征太阳能集热器透射比和吸收比的有效乘积随太阳辐射角的变化关系，其定义为入射角为时透射比和吸收比的有效乘积，与入射角为时透射比与吸收比的有效乘积的比值： ， 如果集热器进口温度非常接近于环境温度，即当时 为入射角为，时集热器的瞬时效率；为入射角为，时集热器的瞬时效率； 在实验中改变实验条件的方位（取值为0o、30o、45o、60o），测得对应的，得出入射角修正系数随入射角的变化关系曲线。 实验过程 5.1 连接热水系统 根据自然循环热水系统、强迫循环热水系统、直流式热水系统的示意图，选取相应元件并连接相应热水