传热学太阳能太阳能利用.doc

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1、太阳能利用吴昊林枫李卓瀚1、太阳能简介太阳能一般指太阳光的辐射能量。在太阳内部进行的由“氢”聚变成“氦”的原子核反应，不停地释放出巨大的能量，并不断向宇宙空间辐射能量，这种能量就是太阳能。太阳是一个由多层组成，且温度和辐射波长不同的复杂辐射体，但在实际太阳能利用的计算中，常常把太阳简化成一个温度为6000K的辐射黑体，即太阳辐射相当于温度为6000K的黑体的辐射。太阳辐射的能量主要集中在波长0.15-4微米之间。在这段波长范围内，又可分为三个主要区域，即波长较短的紫外光区、波长较长的红外光区和介于二者之间的可见光区。太

2、阳辐射的能量主要分布在可见光区和红外区，前者占太阳辐射总量的50％，后者占43％。紫外区只占能量的7％。在波长0.475微米的地方，太阳辐射的能力达到最高值。由于地球以椭圆形轨道绕太阳运行，因此太阳与地球之间的距离不是一个常数，然而，由于日地间距离太大（平均距离为1.5x108km），所以地球大气层外的太阳辐射强度几乎是一个常数。因此人们就采用所谓“太阳常数”来描述地球大气层上方的太阳辐射强度。它是指平均日地距离时，在地球大气层上界垂直于太阳辐射的单位表面积上所接受的太阳辐射能。经过测定，国际学术界一致将“太阳常数”取

3、为1357W/m2下图为太阳能不同波长下的能量分布2、太阳能利用——太阳能热水器太阳能热水器是由真空集热管、保温水箱、支架、连接管道等组成的。目前中国市场上普及的是全玻璃太阳能集热真空管。结构分为外管、内管、选择性吸收涂层、吸气剂、不锈钢卡子、真空夹层等部分。而国外成熟的集热器都是平板集热器，平板集热器具有寿命长、稳定性高、可回收的优点，但较真空管集热器成本稍高。直插式全玻璃真空集热管太阳能热水器是利用真空集热管，具有的高吸收率和低发射率，将吸收的太阳辐射转换成热能，利用冷水比重大，热水比重小的特点，在真空管内形成冷水

4、自上而下，热水自下而上的自然循环，使整个水的温度逐步升高，达到一定温度。由于真空玻璃管是圆形的，具有对太阳广源自然跟踪的特点，再加上反光板的反射原理，使玻璃管四面受光面面俱到，集热效果时间更长，水温更高，即使高寒地区一年四季也可正常运行。全玻璃太阳能集热真空管一般为高硼硅3.3特硬玻璃制造，采用真空溅射选择性镀膜工艺。可分为铝氮单靶镀膜工艺和铜、铝、不锈钢三靶镀膜工艺。太阳能热水器的集热器表面，有一特殊的涂层，此涂层对太阳能可见光范围具有很大的吸收率，吸收为热以后，集热器的散热热辐射波长在长波范围，该涂层对长波的发射率

5、很低，这样就有效的“滞留”了太阳能的热量。下图为太阳能热水器真空管示意图3、太阳能热水器设计1、要提高太阳能热水器的效率，则根据辐射换热公式增大角系数在现有的太阳能热水器配备一个感应装置和传动装置。通过感应装置，感应太阳光的朝向，并把此信息传递给单片机进行分析，然后单片机按照预定的程序带动传动装置，使之按照一定的方向带动太阳能集热板进行转动，从而使集热板处于最佳的光照方位。2、在热水器集热板两端加太阳能电池，利用太阳能电池，将太阳能储存起来，当夜间或阴雨天，可以利用储存的电能来烧水，既方便又节能。3、根据导热公式增加真

6、空集热管厚度，选择导热系数小的材料。