内插式真空管太阳能热水器热特性理论及实验研究

发布时间：2021-04-05 05:39

　　设计了一种内插式真空管热水集热器,通过对其能量转换、传输特性研究,建立了内插式真空管集热器的热特性分析模型,并对不同设计参数和气候条件对内插式真空管热特性的影响进行了分析。结果表明,设计的集热器理论热效率最大可达79.5%,但其受环境温度、集热器工作温度等影响较大。此外,设计了由14只内插式真空管组成的太阳能热水器,采用迟滞算法将热水温度控制在50～55℃,实验结果表明,样机系统的日热效率可达55.0%,样机输出热水近120 kg,具有较好的实用价值。 

【文章来源】：热科学与技术. 2020,19(02)北大核心CSCD

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

内插式真空管集热器结构

其次,真空管产生的损失热量主要包括真空管内壁面与外壁面之间的真空夹层辐射散热、外壁面通过辐射和对流向环境散热、真空管端口(保温冒及铜管)的散热等。考虑到真空管端口保温冒和保温层热导率低、面积较小等因素,忽略保温冒的热损失。由此,内插式真空管的热网络图如图2所示。其中,真空管内管外表面向外管内表面的辐射传热量,可表示为[14]

设计由14只内插式真空管串联组成的真空管集热器样机,样机结构示意图如图4所示。主要由集热器阵列、保温腔、支架、保温水箱、水加热存储控制器、电磁阀等组成。样机中,14只插入式真空管集热器串联构成集热器阵列,并转换太阳能为热能为内插铜管加热,冷水由真空管集热器阵列左侧入水口进入,由左到右通过内插管铜管加热后,热水由右侧热水出口端流出存储在保温水箱中;水加热存储控制器控制热水的加热和存储过程,控制器设计包括硬件电路和软件程序两部分。硬件电路由温度传感器、温度-电压变送器(T-V)、A/D转换器、控制器和电磁阀等组成。其中,控制器以单片机AT89C2051为核心,温度传感器PT100放置在内插铜管内,采集铜管内热水温度经温度-电压(T-V)和模-数(AD)转换后送入控制器,经控制器运算后输出控制信号控制电磁阀开关,实现对集热器输出热水温度范围的控制。

【参考文献】：
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本文编号：3119242