“科化学与生活生产环境学”专题练习卷

TRNSYS物理模型•辐射过程•吸热过程•散热损失•热量输出日地关系•距离约1.5*108km，太阳直径1.39*106km，地球直径12700km。•平行光，但存在32′视角。直径距离1270032'太阳地球黄道与赤道•自转轴与公转轴存在偏转23.5度角。辐射光谱•太阳光谱中的X射线及其他一些超短波辐射在电离层被氮、氧及其他大气成分强烈地吸收。大部分紫外线被臭氧所吸收。至于那些波长超过2.5微米的辐射，他在大气层外的辐射就相当低，再加上H2O和CO2对他强烈的吸收，能达到地面上的能量已是微乎其微了。因此，从地球上利用能的观点来讲，仅需考虑波长为0.29至2.5微米的辐射。辐射光谱的标准曲线0.20.40.60.81.01.21.41.61.82.02.22.42.6040080012001600200024000.20.40.60.81.01.21.41.61.82.02.22.42.60102030405060708090100直射辐射光谱Wm-2微米-1波长微米百分比%太阳常数•太阳常数是指在平均日地距离时，在地球大气层外，垂直于太阳辐射的表面上，单位面积单位时间内所接受到的太阳辐射能。–世界气象组织(WMO)1981年公布的太阳常数值是1368w/m2。直射辐射的衰减•地球表面上接受的太阳辐射是在变化的，这是因为：–日-地距离的变化；–辐射被大气中的空气分子、水蒸汽和灰尘所散射；–大气中的O2、O3、H2O和CO2对辐射的吸收的变化。散射•散射——大气中的空气分子、水蒸汽和灰尘引起的直射辐射的衰减。•在太阳能光谱中，大气对辐射的吸收，大部分是由于臭氧对紫外区辐射的吸收，以及水蒸气对红外区辐射的吸收引起的。•事实上，相当一部分的大气资料都不能用作计算地面上的太阳辐射强度、光谱分布或慢射辐射的方向性分布的依据。集热平面拦截辐射•在任何时刻，地球上任一特定方位上的一个平面与投射的太阳直射辐射之间的几何关系，即太阳相对于该平面的位置。s法线直射辐射法线直射辐射水平面赤道太阳投射角纬度集热平面拦截辐射NorthEastZWestYXInOzA太阳太阳方位角表面方位角投射角天顶角太阳高度角表面倾角太阳的位置•太阳直射辐射的投射角(theta)，即直射辐射与平面法线间的夹角。cossinsincossincossincoscoscoscoscoscossinsincoscoscossinsinsinsssss纬度(phi)（北为正），赤纬(delta)，即正午时的太阳光与赤道平面间的夹角（北为正）表面的方位角(gamma)，也就是表面的法线与当地子午线间的偏角，法线朝正南为0，偏东为正。子午线也叫经线,是在地面上连接两极的线,表示南北方向。太阳方位角时角(omega)，太阳在正午时为0，每走经度15°为1小时，上午为正，下午为负。•太阳高度角(alpha)，太阳直射辐射与水平面之间的夹角•太阳方位角(gamma)sinsinsincoscoscoscossinsincos太阳时•在所有太阳角度计算公式中所指的时间都是太阳时，他与当地时钟所指的时间是不一致的。因此有必要将标准时间做两项修正化为太阳时。第一项是当地的经度与当地标准时间所对应的子午线间的经度差的常数修正。第二项是考虑由于地球轨道的各种摄动和转速对太阳经过观察者所在的子午线的时间的影响，这叫做时差修正。太阳时4(-)stlocsolartimetimeELL9.87sin27.53cos1.5sin36081364EBBBnBE时差，分钟，Lst当地时区的标准子午线Lcol当地经度合肥地区经度为Lcol=117.23，Lst=120热水器Z热水器数学模型•辐射模型•直射•全辐射2,,,,1cos1coscos/22tabnidhthIIIIWmb,ab,niI=Icosθ热水器•吸热板拦截的辐射透明盖板与集热面之间的辐射换热•集热面和透明盖板的表面为灰色漫射表面44,111pgpgradpLgLATTQ•玻璃盖板为灰色表面，处在黑体环境中•玻璃与天空之间的辐射44radgLggskyQATT换热器•通过换热器将集热器获得的太阳能辐射热转化为传热介质的内能。WBDi水平管换热•对流换热1/51/34.360.048PrRe100Re20003003000004Pr9NuRaGr集热板与盖板之间的换热**1/3351708sin1.81.61708cos11.44111coscos58300,15,30,45,60,751010*RaNuRaRaRabracket•有效的热能,,'1/'1/1/1/1/uLfxaLLbwifxqWFHUTTUFWUBWBFCCDh•热损tbottomedgeLpaQQQUATT•热水器获得的热量2,,/sunsetbabasunriseHIdtJm2,,/sunsettatasunriseHIdtJm热效率•太阳能集热器热效率由Hottel-Whillier式表示2pfoiuiaiaRRLRL/TnTTTTmC(T-T)Q(T-T)(T-T)η===Fατ-FUFUAIAIII&2012TTTTη=a-a-aII上式中的温差，有三种计算方式，（1）真空管集热器流体进口温度与环境温度之差；（2）真空管集热器内流体平均口温度与环境温度之差；（3）真空管集热器流体出口温度与环境温度之差。TRNSYS模拟系统Solarwaterheater集热器系统控制系统供水系统输出系统评估系统集热器系统平板集热器参数•朝向•面积•效率控制系统供水系统•客户用水计划024681012141618202224-0.10-0.050.000.050.100.150.20flowratekg/hrtime供水系统显示系统评估系统Solarwaterheater构件参数数据传递气象数据输出文件数据传递运行调试list文件修改参数运行结果修改显示结果调整结果调整结果结果结果结果结果文件•谢谢