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真空玻璃盖板热管平板式太阳能热水器的理论与实验研究

王世锋  
【摘要】:真空玻璃盖板热管平板式太阳能集热器是由我们发明的一种新型太阳能集热装置。本文研究了由真空玻璃盖板热管平扳式集热器构成的分体式太阳能热水器的性能。文章首先对目前太阳能开发利用的特点和太阳能热水器的现状及发展趋势作了简要介绍,同时回顾了我国太阳能热水器的产业化发展情况,在此基础上提出了本文的研究课题。 本文提出的太阳能热水器最大的特点是同时应用了真空玻璃技术和热管技术的平板式太阳能热水器。重力热管具有的热二极管特性,并且具有较强的传热能力和较高的等温性,这使得热管在太阳能的热利用中得到应用。而在太阳能平板集热器的表面使用真空玻璃作为盖板,在对于太阳辐射吸收影响不大的情况下,可以大大降低盖板外表面的散热损失,可以显著提高集热器的热转换效率。 为了探讨真空玻璃盖板热管平板式太阳能热水器的性能,本文通过实验测量了各种天气状况下热水器的运行状况,得出了瞬时效率、日平均效率和热损系数等热性能数据,并与蜂窝热管平板式太阳能热水器和全玻璃真空管式太阳能热水器的热性能进行了比较。对三种太阳能热水器的日平均效率进行比较,在低温段(30—60℃)蜂窝热管平扳式太阳能热水器的日平均效率为0.525,真空玻璃热管平板式太阳能热水器的日平均效率为0.537,而全玻璃真空管式太阳能热水器的日平均效率仅为0.456,可以看出蜂窝和真空玻璃热管平板式太阳能热水器的日平均效率都比全玻璃真空管式太阳能热水器的日平均效率要高。在高温段(60—90℃)蜂窝热管平板式太阳能热水器的日平均效率为0.306,真空玻璃盖板热管平板式太阳能热水器的日平均效率为0.348,全玻璃真空管太阳能热水器的日平均效率为0.325。可以看出在高温段蜂窝热管平板式太阳能热水器的日平均效率比全玻璃真空管太阳能热水器的日平均效率要低,而真空玻璃盖板热管平板式太阳能热水器的日平均效率仍然比全玻璃真空管太阳能热水器的日平均效率要高。 对三种太阳能热水器的热损系数进行比较,在低温段(30—60℃)蜂窝热管平板式太阳能热水器的热损系数为1.11,全玻璃真空管式太阳能热水器的热损系数为1.64,而真空玻璃热管平板式太阳能热水器的热损系数为0.93。在高温段(60 一90℃)蜂窝热管平板式太阳能热水器的热损系数为1.45,全玻璃真空管太阳能 热水器的热损系数2.59,而真空玻璃盖板热管平板式太阳能热水器的热损系数仅 为1 .08。 可以看出无论在低温段还是高温段,真空玻璃盖板热管平板式太阳能热水器 的热损系数都比蜂窝热管平板式太阳能热水器和全玻璃真空管太阳能热水器的 热损系数要低。这就进、一步从实验上证明了真空玻璃盖板热管平板式太阳能热水 器应用了真空玻璃和热管技术后集热性能和保温性能都得到了显著的提高。


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