平板型太阳能集热器效率分析.pdf

第 22 卷 　第 3 期 西 安 科 技 学 院 学 报 Vol. 22 　No. 3 　2002 年 9 月 　JOURNAL OF XI’AN UN IV ERSIT Y OF SCIENCE AND TECHNOLO GY Sept. 2002 ( ) 　　文章编号 : 1671 - 1912 2002 03 - 0362 - 02 平板型太阳能集热器效率分析 王瑞平 (西安科技学院 基础课部 ,陕西 西安 　710054) 摘 　要 : 利用传热学理论讨论了平板型太阳能集热器的构造并对平板型太阳能集热器效率的不 良因素进行了详细分析 ,最后给出了提高平板型太阳能集热器效率的有效途径 。 关键词 : 传热学 ; 太阳能 ; 集热器 ; 效率 ; 对流 ; 辐射 中图分类号 : O 434. 19 　　　文献标识码 : A 太阳能集热器是将太阳能转换成水的热能的设备 。这里主要讨论平板型集热器的构造及效率 。平板 型太阳能集热器的构造如 1 图所示 。它主要由以下几个部分组成 :玻璃透明覆盖 ;吸热面 :金属管 ;绝热材 料 ;箱体 。 η 平板型太阳能集热器的效率 , 可定义为集热器的有效收益热 流密度 q 与投入集热器的太阳辐射能 G 的比值[ 1] , 即太阳能在穿 K S 过透明的盖板后投射到吸热面上的效率 η ( ) = q K/ GS 1 根据上式以及传热学理论, 即可详细地分析影响平板型太阳能 集热器效率的不良因素, 并由此找到提高平板型太阳能集热器效率 的有效途径 。 1 　减少散热损耗以提高太阳辐射能量的采集能力 。 图 1 　平板型太阳能集热器示意图 Fig. 1 　Sketch of plate solar energy collector 为了提高效率, 在吸热面上常涂有对太阳辐射具有很高光谱吸 1 透明覆盖 　2 吸热面 　3 金属管 收比的涂层, 以保持最大限度采集太阳辐射能[ 2] 。物体对某一特定 4 绝热材料 　5 箱体 波长的辐射能所吸收的百分数被定义为光谱吸收比。对平行板太阳能集热器的涂层, 既要求有较高的对太 阳辐射能的吸收比, 而又希望减少涂层本身的发射率以减少散热损失 。因此对涂层的选择要求其对太阳辐 射能的吸收比高, 而涂层本身的发射率较低, 即涂层材料的吸收比与发射率之比越高越好 。目前已经开发 出的涂层材料的吸收比与发射率之比可高达 8 ～ 10 。 2 　减少太阳能集热器对流和辐射热损失以提高吸热能力 利用对太阳光透明的玻璃或塑料薄膜或双层玻璃作覆盖层使吸热面不直接暴露于外界环境中以减小 λ μ μ 热损失 。这是因为普通玻璃对 3 m 的辐射热有很高的穿透比, 而太阳辐射几乎集中在 0. 3 ～ 3 m 的 波长范围, 于是大部分太阳辐射能穿过玻璃进入有吸热面的腔内, 从而产生了温室效应, 这可提高吸热效 率 。 3 　热面及透明覆盖材料的辐射特性对平行板太阳能集热器效率的影响 收稿 日期 : 2001 - 12 - 15 ( ) 作者简介 : 王瑞平 1955 - ,女 ,陕西西安市人 ,副教授 ,主要从事物理学及传热学方面的教学研究工作.