第7讲 与太阳能有关的传热问题I.ppt

第3章 与太阳能有关的传热问题 热量传递的三种基本形式 导热 物体各部分之间不发生相对位移，依靠分子、原子及自由电子等微观粒子的热运动而产生的热量传递 对流 运动着的流体与直接接触的壁面依靠导热和对流联合作用的热量传递过程 热辐射 物体通过电磁波来传递能量的方式称为辐射。因热的原因而发出辐射能的现象称热辐射 1. 太阳能集热装置中的传热 1. 太阳能集热装置中的传热 平板式集热器工作原理：太阳辐射透过透明盖板到达吸热板，被吸热板上的吸热涂层吸收后，产生光热效应，转化为热能，而后通过导热、对流等方式将热能传给集热排管和集管中的水或其他液态传热流体，供人们使用。 4. 太阳能热利用系统中的典型传热问题 1. 太阳能集热器装置中的传热 平板式集热器传热分析： 顶部热损失，通过透明盖板以对流、导热、辐射等方式散失到周围环境中的热量（主要部分） 底侧部热损失，通过底部和侧面隔热层散失的热量 平板式集热器特点： 优点：价格低、工质流动合理、安装方便、承压高 缺点：两类热损使得平板式集热器在环境温度低或集热温度较高时，集热效率较低 如何改进平板式集热器？ 1. 太阳能集热装置中的传热 将集热器的集热板与盖层之间抽成真空是减少空气对流损失的有效措施。 真空管太阳能集热器：由内部的吸热体和外层的玻璃  管组成。吸热体表面通过各种方式沉积有光谱选择性涂层。 1. 太阳能集热器装置中的传热 真空管集热器工作原理：由于吸热体与玻璃管之间的夹层保持高真空度，可有效地抑制真空管内空气的传导和对流热损失；而且由于选择性涂层具有低的红外发射率，可明显地降低吸热板的辐射热损失。 真空管集热器传热分析？ 1. 太阳能集热装置中的传热 聚焦型太阳能集热器：将一定面积上的太阳能集中到更小面积（例如光斑）上，因而获得高温的热能，也称为优质热能。 1. 太阳能集热装置中的传热 聚焦型太阳能集热器： 按照聚焦方式的不同，可分为反射式和折射式两大类 按照聚焦程度的不同，可分为点聚焦和线聚焦两大类 2. 太阳能蓄热装置中的传热 蓄热水箱 2. 太阳能蓄热装置中的传热 砂石蓄热系统 2. 太阳能蓄热装置中的传热 熔盐传热蓄热系统 熔盐热物性 熔盐传热性能计算 3.太阳能热利用系统中的传热 太阳能热水系统 太阳能热动力与热发电系统 太阳能制冷与空调系统 太阳能干燥与海水淡化系统 …… 第3章 与太阳能有关的传热问题 导热 傅里叶定律 在导热现象中，单位时间内通过给定截面积的热量正比于垂直该截面方向上的温度变化率和截面积 导热 导热微分方程 导热 通过平壁的稳态导热 导热 通过平壁的稳态导热 对流换热牛顿冷却公式： 导热 热阻 导热 通过平壁的稳态导热 导热 通过圆柱壁面的稳态导热 导热 例1：一冷藏室的墙由钢皮、矿渣棉和石棉板组成，三层厚度分别为1mm，150mm及10mm，导热系数分别为45W/(m.K)、0.07 W/(m.K)及0.145W/(m.K)。冷藏室的有效面积为40m2，室内、室外温度分别为-2℃及30℃，室内室外的表面传热系数分别为1.5W/(m2.K)及2.5W/(m2.K)。为维持冷藏室温度恒定，请确定冷藏室内冷却盘管每小时需带走的热量。 导热 例2：外径为50mm的蒸汽管道外，包覆有厚40mm、平均导热系数为0.11W/(m.K)的矿渣棉，其外为厚45mm、平均导热系数为0.12W/(m.K)的煤灰泡沫砖。绝热层外表面温度为50℃，蒸汽管道外壁温度为400℃。计算矿渣棉与煤灰泡沫砖交界处温度。 第3章 与太阳能有关的传热问题 对流换热 牛顿冷却公式： 对流换热 对流换热 对流换热 例3：室温为5℃的大房间中有一个直径为15cm的烟囱，其竖直部分高1.5m，水平长15m。求烟囱平均温度为115 ℃时，每小时自然对流热损失。 对流换热 平行平板间自然对流 对流换热 例4：两平行板与水平面呈45°倾角，板间距离为25mm，下板板温为70℃，上板板温为50℃，求两板间的自然对流换热系数。 对流换热 平行平板间的强制对流 对流换热 平行平板间的对流抑制 ——减少对流热损失 对流换热 平行平板间的对流抑制 ——减少对流热损失 对流换热 例5：计算对流抑制措施对两平行板间换热系数的影响（已知条件同例4）。 （1）平行板间插入抑制对流的板条 已知： Ω=1.0；或Ω=0.25 （2）蜂窝结构 已知： Ω=0.25 对流换热 V型槽式吸热板 对流换热 管内流动的换热系数 1、湍流流动（包括过渡区）（充分发展，Re2300，格尼林斯基公式） 对流换热 管内流动的换热系数 2、层流流动 对流换热 例6：水流过长5m、壁温均匀的直管时，从25℃被加热到35 ℃。管子直径d=20mm，水在管内流速2m/s