全玻璃太阳能集热器热性能实验研究

本科毕业论文二〇一〇年四月六日题目：全玻璃太阳能集热器热性能实验研究学生姓名：学院：系别：专业：班级：指导教师：合肥工业大学本科毕业论文摘要太阳能热利用是可再生能源技术领域商业化程度最高、推广应用最普遍的技术之一。太阳能热水器在我国得到了快速发展和推广应用，而太阳能集热器是太阳能热水器接收太阳能量并转换为热能的核心部件和技术关键，因此研究集热器热性能也成为极其重要的工作。本文对国内外太阳集热器热性能稳态和动态的测试方法及测试的国家标准进行了概述，详细介绍了太阳能集热器测试的实验系统及仪器，对集热器性能参数的测试条件、测试步骤和数据处理方法等进行了论述，并针对全玻璃真空管式太阳能集热器的非稳态效率、时间常数和集热器入射角修正系数提出了详细的实验测试方法及测试步骤。论文对全玻璃真空管集热器的非稳态效率、太阳辐射随时间变化的曲线、水箱温度变化进行了实验分析，得出了全玻璃真空集热器的非稳态效率随时间变化的趋势，太阳辐射和水箱温度随时间变化的趋势，并做了详细的分析，为后续研究奠定了实验基础。关键词：太阳集热器；测试；热性能；实验合肥工业大学本科毕业论文AbstractThesolarenergyheatutilizationisoneofthetechnologiesmarketedanduseduniversally,whichisthehighestincommercializationdegreeinrenewableenergysourcearea.Thesolarwaterheatershavethefastdevelopmentandgetthepromotedapplicationinourcountry.Thesolarenergycollectoristhecoreandthetechnicalkeyofsolarwaterheaterwhichreceivesthesolarenergyandtransformsintotheheatenergy,thereforeresearchingcollectorthermalpropertiesisaveryimportantwork.Thisarticlehasdescribedthetestingmethodsforthethermalperformancesofsolarcollectorundersteady-stateandquasi-dynamicconditionsbetweenourcountryandtheworldandthetestofthenationalstandards,introducedthesolarenergycollectortest'sexperimentsystemandtheinstrumentindetail.Meanwhile,thecollectortest'scondition,stepandthemethodofhandlingdataalsohavebeenintroduced.Andthispaperproposedthedetailedexperimenttestmethodandtheteststepregardingofall-glassevacuatedtubesolarcollector'sunsteady-stateefficiency,thetime-constantandthecollectorincidenceanglecorrectioncoefficient.Papersobtainedthetrendofnon-steady-stateefficiencyoftheall-glassvacuumcollectorovertimeand,tendofsolarradiationandwatertemperatureovertimeanddoneadetailedanalysis,whichlaidaexperimentalfoundationforfollow-upstudy.Keywords:solarcollector;test;heatproperties;experiment合肥工业大学本科毕业论文目录第一章绪论..........................................................11.1概述............................................................11.1.1能源概述..................................................11.1.2太阳能....................................................11.1.3太阳能热水系统............................................21.2太阳集热器热性能测试的研究现状..................................41.3主要研究内容及目的..............................................5第二章太阳集热器热性能测试的理论基础..................................72.1热性能测试方法..................................................72.1.1热性能稳态测试方法.........................................72.1.2热性能动态测试方法.......................................102.2热性能试验目的及国家标准.......................................132.2太阳能集热器的热性能...........................................152.2.1非稳态效率...............................................152.2.2日平均效率...............................................152.3影响太阳集热器热性能的因素.....................................15第三章太阳能集热器热性能测试系统.....................................173.1试验要求.......................................................173.1.1集热器的安装.............................................173.1.2测量要求.................................................173.2测试系统及设备.................................................183.2.1PC-2-T太阳能辐射标准观测站介绍...........................183.2.2TRM-2型太阳能热水器热性能测试系统........................213.2.3TRM-PD人工太阳模拟发射器.................................223.2.4TBQ-2总辐射表............................................24第四章太阳能集热器的热性能试验.......................................264.1集热器效率试验.................................................264.1.1集热器效率试验步骤........................................264.1.2集热器效率计算............................................274.2集热器时间常数试验.............................................27合肥工业大学本科毕业论文4.2.1集热器时间常数计算.......................................274.2.2集热器时间常数试验步骤...................................284.3集热器入射角修正系数...........................................284.3.1集热器入射角修正系数计算.................................294.3.2集热器入射角修正系数试验步骤.............................294.4试验数据分析...................................................294.4.1非稳态效率实验曲线分析...................................294.4.2水箱温度随时间的变化曲线.................................314.4.3太阳辐射随时间的变化曲线.................................33结论................................................................34参考文献..............................................................36合肥工业大学本科毕业论文1第一章绪论1.1概述1.1.1能源概述不论是从经济社会走可持续发展之路和保护人类赖以生存的地球生态环境的高度来审视，还是从为世界上20多亿无电人口和一些特殊用途解决现实的能源供应出发，发展新能源和可再生能源均具有重大战略意义。在人类开发利用能源的历史长河中，以石油、天然气和煤炭等化石能源为主的时期，仅是一个不太长的阶段，它们终将走向枯竭，而被新能源所取代。人类必须未雨绸缪，及早寻求新的替代能源。研究和实践表明，新能源和可再生能源，资源丰富、分布广泛、可以再生、不污染环境，是国际社会公认的理想替代能源。根据国际权威单位的预测，到21世纪60年代，即2060年，全球新能源和可再生能源的比例，将会发展到占世界能源构成的50%以上，成为人类社会未来能源的基石，世界能源舞台的主角，目前大量燃用的化石能源的替代能源。新能源和可再生能源清洁干净、污染物排放很少，是与人类赖以生存的地球生态环境相协调的清洁能源。化石能源的大量开发和利用，是造成大气和其他类型环境污染与生态破坏的主要原因之一。如何在开发和使用能源的同时，保护好人类赖以生存的地球生态环境，已经成为一个全球性的重大问题。目前，世界各国都在纷纷采取提高能源效率和改善能源结构的措施，以解决这一与能源消费密切相关的重大环境问题。即所谓的能源效率革命和清洁能源革命，也就是我们通常所说的节约能源和发展清洁干净的新能源和可再生能源。而新能源和可再生能源污染物排放很少。目前各种发电方式的碳排放率(g碳/kWh)：常规燃煤发电为304g/kWh，煤气化联合循环发电为270g/kWh，燃气联合循环发电为118g/kWh，带烧天然气备用机组的太阳能热发电为47g/kWh，地热发电为2.5g/kWh，光伏发电和风力发电则为0。由上述分析可见，新能源和可再生能源是保护生态环境的清洁能源，采用新能源和可再生能源以逐渐减少和替代化石能源的使用，是保护生态环境、走经济社会可持续发展之路的重大措施[1]。1.1.2太阳能太阳能是新能源和可再生能源中最引人注目、开发研究最多、应用最广的