南宁晴天太阳辐射模型与全玻璃真空管太阳集热器最佳管间距（B/D）分析

摘要

本文对太阳能利用的特点及前景进行了阐述，介绍了常用太阳能集热器的形式、特点及其发展趋势。本文建立了适用于南宁地区的晴天太阳辐射模型，分析了太阳能集热器摆放位置对集热器表面接收的太阳辐射的影响规律。最后，在理论分析和模型计算基础上，分析并得到全玻璃真空管太阳集热器的最佳管间距(B/D)。本文的研究内容对于太阳能热利用有重要的工程实践指导意义。 本文首先分析了建立地区晴天太阳辐射模型的意义，讨论了分析真空管太阳集热器最佳管间距(B/D)的必要性，介绍了太阳辐射及太阳角的有关概念，分析了大气层对太阳辐射的削弱作用。其次，本文提出了一种通过确定大气透明度的方法，结合历年气象资料建立了南宁地区太阳晴天辐射模型，并用Matlab7.0编写了利用该模型计算南宁地区晴天任意时段内(含整个白天)集热器所接收的太阳辐射的计算程序，以指导太阳能工程实践应用。然后，利用南宁晴天太阳辐射模型，计算讨论了太阳能集热器的摆放位置对集热器所接收的太阳辐射量的影响规律，理论分析了太阳能集热器的最佳倾角为当地纬度，最终确定了南宁地区太阳能集热器的最佳方位角和倾斜角。最后，在理论分析和模型计算基础上，讨论了集热器所接收的瞬时太阳直射辐射及日太阳直射辐射随管间距(B/D)的变化规律，得到真空管太阳集热器的最佳管间距(B/D)为2.5～3.0时能同时满足控制经济成本及提高集热性能的要求。 本文创新点有二：(1)提出一种通过确定地区大气透明度的方法建立地区晴天太阳辐射模型；(2)从真空管吸热体接收太阳直射辐射的角度，计算分析了全玻璃真空管太阳集热器的最佳管间距(B/D)。

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

1.1引言

1.2太阳能利用

1.2.1太阳能利用的历史

1.2.2太阳能利用的特点及其前景

1.3常用热水系统太阳能集热器形式、特点及其发展趋势

1.3.1平板型太阳集热器

1.3.2全玻璃真空管集热器

1.3.3热管式真空管集热器

1.3.4太阳能集热器技术发展趋势

1.4建立地区晴天太阳辐射模型的必要性

1.5分析最佳管间距(B/D)对真空管集热器集热性能影响的必要性

1.6本论文主要研究内容

参考文献

第二章相关的基本理论与概念

2.1太阳辐射

2.1.1太阳辐射

2.1.2到达地面的太阳辐射

2.2太阳常数

2.3大气质量

2.4太阳角的计算

2.5大气层对太阳辐射的削弱作用

2.5.1大气对太阳辐射的吸收

2.5.2大气对太阳辐射的散射

2.5.3大气的云层和尘埃对太阳辐射的反射

2.6本章小结

参考文献

第三章南宁晴天太阳辐射模型分析

3.1地球大气层外上界水平面上的太阳辐射

3.1.1地球大气层外水平面上的太阳辐射强度

3.1.2大气层外水平面上某一段时间(t2-t1)内的太阳辐射量

3.1.3大气层外水平面上的日太阳辐射量

3.2地表水平面上的太阳辐射

3.2.1大气透明度P

3.2.2太阳直射辐射透过系数

3.2.3直射透过系数与散射透过系数的关系

3.2.2地球水平面上的太阳辐射

3.3地表倾斜面上的太阳辐射

3.3.1任意朝向的太阳能集热器的日出、日落时角

3.3.2地表倾斜面上的太阳辐射强度

3.4辐射模型程序设计

3.5本章小结

参考文献

第四章太阳能集热器最佳摆放位置分析

4.1最佳方位角的确定

4.1.1集热器方位角对集热器接收的太阳辐射量的影响规律

4.1.2集热器最佳方位角的确定

4.2集热器最佳倾斜角的确定

4.2.1集热器倾斜角β的理论分析

4.2.2集热器倾斜角对集热器上太阳辐射量的影响

4.2.3集热器最佳倾角的确定

4.3本章小结

参考文献

第五章全玻璃真空管太阳能集热器最佳管间距(B/D)分析

5.1真空管集热器管间遮阴分析

5.2全玻璃真空管集热器接收的太阳辐射量的计算

5.2.1单根集热管所接收的太阳辐射量

5.2.2真空管集热器所接收的太阳辐射

5.3全玻璃真空管太阳集热器最佳管间距(B/D)计算分析

5.3.1计算方法及参量取值

5.3.2计算结果及其分析

5.4本章小结

参考文献

攻读硕士学位期间论文发表情况

致谢

附录