传热学太阳能太阳能.doc

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1、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。太阳每秒钟向外发射的能量约为3.74×1026J，功率高达3.74×1026W，相当于每秒钟燃烧1.28×1016t标准煤所放出的能量。尽管太阳所辐射出来的总能量中只有二十二亿分之一到达地球大气层上界，但其能量可不小，约为1.73×1017W，相当于

2、1.73亿个百万千瓦级电厂发出的总功率。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

3、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”取为1357W/m2。在大气上界的太阳辐射，由于大气分子及大气中气溶胶、云层等吸收、散射、反射等作用，而呈现出不同程度的削弱。总的说来，由于大气对不同波长的太阳辐射具有一定的选择性，且吸收带一般位于太阳辐射光谱的两端能量较小的区域，因而大气通过吸收作用对太阳直接辐射所造成的削弱并不太大。相对说来，大气对太阳辐射的散射作用，则是削弱太阳辐射能的一个主要原因。在太阳辐射的各光谱成分中，其能量被空气分子和大气中的气溶胶向各方向弥散，即为散

4、射辐射。它不同于介质对辐射能的吸收，不可能使得大气中的各个质点把这些辐射能转换为自己的“内能”，而只是改变了辐射的方向。辐射到地球的太阳热量中30%的热量反射回太空，20%热量被大气层吸收，50%通过大气层到达地面。也就是说，大概只剩下4亿分之一的太阳热量达到地面。但还是比目前人类每年所用的各种类型的能源总和还要大许多倍。