高效平板太阳能集热器盖板的热工性能实验研究

摘要

在世界经济迅猛发展和化石能源面临枯竭的矛盾中，清洁的可再生能源的开发利用成为一种必然。本文对国内外太阳能集热器的研究状况进行了综合评述，分析了太阳能利用的发展趋势，并针对目前平板太阳能集热器高温下集热效率低的缺点，研究通过改善透明盖板性能来提高集热效率的方法。本文在实验基础上，综合各种因素，两两比较了单层玻璃、中空玻璃、Low-E中空玻璃、充氩气中空玻璃和Low-E充氩气中空玻璃作为盖板对太阳能集热参数和效率的影响，并研究了上述五种盖板对太阳辐射的透射率和保温性能的不同影响。
　　在理论方面，本文研究了太阳能集热器的各种类型，分析了盖板材料的的生产情况，并通过对太阳能集热系统热损失的计算，分析减少热损失的途径；分别介绍了集热器和太阳能集热系统的集热效率的计算方法，根据理论计算阐述不同盖板对集热器性能的影响。
　　在实验方面，文中介绍了实验台的建立、热电偶的制作及标定、盖板传热系数的测定等实验准备。在相同的室外条件下，对各种不同盖板条件下的集热系统进行了两两对比实验，对热工性能进行分析、计算和比较，以普通中空玻璃为盖板平板太阳能集热器为基准，以 Low-E中空玻璃和充氩气中空玻璃为盖板的平板太阳能集热器的集热效率分别提高了10.12％和6.24%，以 Low-E充氩气中空玻璃、充氩气中空玻璃和Low-E中空玻璃为盖板的太阳能集热器的盖板的热损失系数分别降低了35%、25%和10%。

目录

高效平板太阳能集热器盖板的热工性能实验研究

EXPERIMENTAL RESEARCH ON THERMAL PERFORMANCE OF GLAZING COVER OF HIGH-EFFICIENCY SOLAR COLLECTOR PANEL

摘要

Abstract

第1章 绪论

1.1 课题背景

1.1.1 能源状况

1.1.2 太阳能的特点及我国太阳能资源分布情况

1.2 国内外在该课题研究的状况和进展

1.2.1 国外研究现状

1.2.2 国内研究现状

1.3 课题的研究意义及主要研究内容

1.3.1 课题的研究意义

1.3.2 课题的主要研究内容

第2章 太阳能集热器及其盖板的基本知识

2.1 太阳能集热器的种类

2.1.1 平板太阳能集热器

2.1.2 真空管式太阳能集热器

2.1.3 其他类型的太阳能集热器

2.2 低辐射镀膜技术和氩气的基本性质

2.2.1 Low-E膜技术

2.2.2 氩气的性质

2.3 本章小结

第3章 太阳能集热系统的热损失和集热效率的计算方法

3.1 平板太阳能集热系统的结构

3.2 平板太阳能集热系统的热损失

3.2.1 热量散失的途径

3.2.2 集热器热损系数计算公式

3.2.3 太阳能集热系统的热损失

3.3 平板太阳能集热器效率分析

3.3.1 集热器瞬时效率

3.3.2 太阳能集热系统的效率分析

3.4 本章小结

第4章 平板太阳能集热系统实验台

4.1 实验系统的工作原理

4.2 实验台的建立

4.2.1 实验系统的组成

4.2.2 盖板和水箱的设计制作

4.3 测试仪器仪表的选择、标定及布置

4.3.1 温度的测定

4.3.2 风速的测定

4.3.3 传热系数的测定

4.4 本章小结

第5章 平板太阳能集热器(SC)的热工性能实验研究

5.1 以Low-E中空玻璃(LDG)和普通中空玻璃(DG)为盖板的集热器实验结果对比

5.1.1 LDGSC和DGSC水箱温度随时间的变化

5.1.2 LDGSC和DGSC盖板温度的比较与分析

5.1.3 LDGSC和DGSC吸热板的温度与太阳辐射强度的关系

5.2 以Low-E充氩气中空玻璃(LADG)和Low-E中空玻璃(LDG)为盖板的集热器的实验结果对比

5.2.1 LADGSC和LDGSC水箱温度随时间的变化

5.2.2 LADGSC和LDGSC盖板温度的比较与分析

5.2.3 LADGSC和LDGSC吸热板温度与太阳辐射的关系

5.3 以Low-E充氩气中空玻璃(LADG)和普通中空玻璃(DG)为盖板的太阳能集热器的实验结果对比

5.3.1 LADGSC和DGSC水箱温度随时间的变化

5.3.2 LADGSC和DGSC盖板温度的比较与分析

5.3.3 LADGSC和DGSC吸热板温度与太阳辐射的关系

5.4 以中空玻璃(DG)和单层玻璃(SG)为盖板的集热器的实验结果对比

5.4.1 DGSC和SGSC水箱温度随时间的变化

5.4.2 DGSC和SGSC盖板温度的比较与分析

5.4.3 DGSC和SGSC吸热板的温度与太阳辐射的关系

5.5 充氩气中空玻璃(ADG)和普通中空玻璃(DG)的集热器实验结果对比

5.5.1 ADGSC和DGSC水箱温度随时间的变化

5.5.2 ADGSC和DGSC盖板温度的比较与分析

5.5.3 ADGSC和DGSC吸热板温度与太阳辐射的关系

5.6 以Low-E中空玻璃(LDG)和充氩气中空玻璃(ADG)为盖板的集热器的实验结果对比

5.6.1 LDGSC和ADGSC水箱温度随时间的变化

5.6.2 LDGSC和ADGSC盖板温度的比较与分析

5.6.3 LDGSC和ADGSC吸热板温度与太阳辐射的关系

5.7 本章小结

第6章 太阳能集热器的效率、热损失测定及实验误差分析

6.1 平板太阳能集热器效率

6.1.1 实验效率计算公式

6.1.2 不同盖板条件下集热效率计算

6.1.3 太阳能集热器的效率分析

6.2 热损失和集热数据分析

6.2.1 集热器热损系数的计算结果

6.2.2 连接管道和水箱的热损失计算

6.2.3 集热器热损失的计算

6.2.4 集热器各部分热量分析

6.3 误差分析

6.3.1 误差的基本理论

6.3.2 实验误差计算与分析

6.4 本章小结

结论

参考文献

附录

哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明

致谢