第四讲 太阳集热器.ppt

太阳能集热器 （四）外壳（箱体） 外壳的作用是将吸热板、盖板、保温层的材料组成一个整体，便于安装。 外壳的技术要求：有一定的强度和刚度，耐候性好，易加工以及外表美观。 外壳的材料有钢板、彩钢板、铝型材、不锈钢板、塑料和玻璃钢等。 平板集热器的性能参数 （一）基本能量平衡方程 在单位时间内，集热器吸收的太阳辐射能等于同一时间内集热器损失的能量、集热器输出的有用的能量和集热器本身热容变化量之和。 平板集热器能量平衡示意图 该能量平衡关系可以用数学方程表示： （二）平板型太阳集热器的瞬时效率 平板集热器工质所获得的有用能量与入射到集热器上的太阳总辐射之比称为该集热器的瞬时效率。 几种太阳集热器的瞬时效率曲线 图中绘出了6种不同材料、结构的集热器的效率曲线，可以根据使用地区的气温、使用季节和用水温度等情况来选择集热器的状态。 真空管集热器 * * 太阳辐射的能流密度低，在利用太阳能时为了获得足够的能量，或者为了提高温度，必须采用一定的技术和装置（集热器），对太阳能进行采集。 定义 其中包含两个过程：a）吸收（收集）太阳能 b）传递热量 太阳热水器的好坏主要取决于集热器的优劣！！！ 太阳能集热器是把太阳辐射能转换成热能的设备，是将收集的太阳能转变为热能，并将它传给工作介质（流体）的一种特殊换热装置。它是太阳能热利用中的关键设备。 太阳能集热器工作原理图 太阳能集热器的分类 太阳能集热器按是否聚光这一主要特征可以分为非聚光集热器和聚光集热器两大类。 非聚光集热器：照射到采光面的太阳辐射不改变方向，也不集中射到吸热体上的太阳集热器。 聚光集热器: 通常有特殊的镜发射器或折射器（聚光器）能将阳光会聚在面积较小的吸热面上，以提高吸收器上的能流密度，从而获得较高温度，但只能利用直射辐射，且需要跟踪太阳（跟踪系统）。主要应用于太阳能热动力发电。 按流动工质分为液体集热器和空气集热器。 按照集热器的工作温度范围，太阳集热器可分为三大类型: 低温集热器: 工作温度100℃以下。 中温集热器: 工作温度100～200℃。 高温集热器: 工作温度200℃以上。 平板集热器 平板集热器是太阳能低温热利用的基本部件，是非聚光类集热器中最简单且应用最广的集热器。与聚光型集热器相比具有下列特点： 结构简单，不需要跟踪； 工作可靠，成本较低； 可同时接收直射辐射和散射辐射； 热流密度较低，工质温度较低，运行安全。 平板型太阳集热器的应用范围： 为生活及服务业提供热水； 用于采暖空调及制冷（目前国内已经有多处利用太阳集热器加上热泵进行采暖、空调和制冷的示范工程，经济效益十分明显）； 为地下工程除湿、加温； 提供工业用热水，如锅炉补水的预热，食品加工业、制革、印染、胶卷冲洗等用热水； 为各种养殖业、种植业提供低温热水。 平板型太阳集热器结构 平板型集热器结构示意图 平板型太阳集热器一般由吸热体、盖板、保温层和外壳 4部分组成。 平板型集热器结构示意图 五星家用平板太阳能热水器TPC－4.0 （一）吸热板 吸热板是吸收太阳辐射能量并向水传递热量的关键部件。 （1）对吸热板的技术要求 太阳吸收比高，以最大限度地吸收太阳辐射能； 热传递性能好，以最大限度地传递给传热工质； 与传热工质的相容性好； 具有一定的承压能力； 加工工艺简单，成本合理，便于大批量生产及推广应用。 管板式 将排管与平板以一定的结合方式连接构成吸热条带，主要有铜铝复合吸热板和全铜管板吸热板。 主要特点： 热效率高，铜材、无结合热阻； 水质清洁，水＋铜（无腐蚀）； 耐压能力强，高压空气吹胀成型。 （2）吸热板的主要结构型式 管翼式 即带翅片的管，利用模子挤压拉伸工艺制成金属管两侧连有翼片的吸热条带，以铝合金吸热板为多。 主要特点： 热效率高，铝材、无结合热阻； 耐压能力强，铝合金可以承受高压； 水质不易保证，水对铝合金有腐蚀； 动态特性差，吸热板有较大的热容量。 （2）吸热板的主要结构型式 扁盒式 将两块金属板分别模压成型，再焊接成一体构成吸热板，主要材料有铝合金或不锈钢以及镀锌钢等。 主要特点： 热效率高，无结合热阻； 不需要焊接集管，一次模压成型； 焊接工艺难度大，焊接穿透和焊接不牢； 耐压能力差，焊点不能承受高压； 动态特性差，吸热板有较大的热容量； 水质不易保证，水对铝合金有腐蚀。 （2）吸热板的主要结构型式 盘管式（蛇管式） 将金属管弯曲成蛇形，再与平板焊接构成吸热板，一般采用铜板（高频焊接和超声焊接），现在已很少使用。 主要特点： 不需要另外焊接集管，减少泄漏的可能性； 热效率高； 水质清洁； 流动阻力大，流体通道不是并联而是串联； 焊接难度大，焊缝不是