太阳能平板集热器热性能主要影响因素的研究.docVIP

 太阳能平板集热器热性能主要影响因素的 研究 刘可亮1，陈静涛2* 5 10 （1. 杭州锅炉集团股份有限公司，杭州 310004； 2. 安徽中能化工股份有限公司，安徽 阜阳 236400） 摘要：对太阳能平板集热器建立了相应的数学模型，系统性研究了集热器结构参数、材料特 性等因素对其性能的影响。根据平板集热器的结构特点，重点研究了管间距（翅片宽度）、 翅片厚度、翅片材料、玻璃盖板透过率、吸热板表面发射率、保温材料厚度等因素对集热器 热性能的影响。用图解的方法对集热器热效率、散热损失等参数随上述因素的变化关系进行 了表述，绘制出集热器性能与归一化温度之间的性能曲线。该研究工作对太阳能平板集热器 的优化设计、成本分析等具有较高的指导价值。 关键词：太阳能；平板集热器；热效率；热损系数；优化设计 中图分类号：TK51 15 Thermal performance researches of the solar flat-plate collector influenced by key factors Liu Keliang1, Chen Jingtao2 (1. Hangzhou Boiler Group Co.Ltd, HangZhou 310004; 20 25 30 35 40 2. Anhui Zhongneng Chemical Co. Ltd, AnHui FuYang 236400) Abstract: A mathematic model was constructed on the flat-plate solar collector in this paper. According to the characters of the solar collector, researches were focused on the influences of the tube pitch (fin width), fin thickness, fin material, glass cover transmittance, absorber plate emissivity, and coat material thickness etc. on the thermal performance of the flat-plate collector. Thermal efficiency and heat loss were revealed in the figures of the researches. The results may be beneficial for collector design, system optimization and cost analysis. Keywords: solar energy; flat-plate collector; thermal efficiency; heat loss coefficient; optimal design 0 引言 常见的太阳能集热器主要分成真空管式和平板式两种，平板集热器因其外观平整美观、 使用可靠安全、以及维护简单等优点，在太阳能与建筑一体化利用方面具有广阔的应用前景。 对太阳能平板集热器的研究，一直都是太阳能应用领域的一个重要方向。近期研究主要 有：Johan Vestlund 等详细研究了吸热板与玻璃盖板之间的换热问题，在二者形成的夹层空 间中充以不同的惰性气体，比较集热器的性能变化，研究结果表明，充惰性气体的散热损失 比空气夹层的散热损失减少了 20%[1]。Runsheng Tang 等研究了平板集热器在夜间的散热特 性，分别用有无玻璃盖板、有无选择性涂层、在阴/晴天气条件下、以及水箱的热水有无回 流等情况作了对比性试验，其结论是前两者因素对集热器夜间的散热性能影响甚小，天气晴 朗时由于天空温度较低，集热器温度下降的更多，而在水箱热水适量回流的条件下，可以有 效避免载热介质的结冰现象[2]。侯宏娟等对采用瞬态法测试平板集热器性能，所得的结果 与采用国标方法（GB/ T4271-2000）得到的稳态结果完全吻合，但对测试条件的要求却大为 放宽，由此可以大大缩短测量所需要的时间[3]；李戬洪等在平板集热器的吸热表面上增加 了一层聚碳酸脂透明隔热板，该隔热板的下表面还带有尺寸为 10mm 的小肋片，由此形成了 作者简介：刘可亮，男，（1973-），工学博士，主要研究方向：太阳能热利用（中/低温利用、高温热发电）、 工业余热利用等. E-mail: liukel@mail.ustc.edu.cn -1-  许多小空间，从而抑制了吸热面与玻璃盖板之间的自然对流换热，使集热器的热损系数降低 2 4