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此涂层耐腐蚀、耐磨和耐光照等性能较好

发布时间:2019-10-30 02:35

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  太阳能平板式集热器_理学_上等熏陶_熏陶专区。太阳能平板集热器 1 常睹太阳能热水器 单体机 鸠合集热体例 2 太阳能集热器 界说:摄取太阳能辐射并将发作的热能通报到传热工质的装配。 ? 太阳能集热器是用来网罗太阳能的装配,太阳能

  太阳能平板集热器 1 常睹太阳能热水器 单体机 鸠合集热体例 2 太阳能集热器 界说:摄取太阳能辐射并将发作的热能通报到传热工质的装配。 ? 太阳能集热器是用来网罗太阳能的装配,太阳能使用都离不开 集热装配。太阳能集热器有众种,遵照差别效力关键有: (1)非聚焦式的平板式太阳能集热器和真空管太阳能集热器; (2)聚焦式太阳能集热器; (3)太阳能氛围集热器和液体集热器; (4)跟踪与非跟踪集热器; (5)低、中、高温集热器。 3 一、平板式集热器 (1)平板式集热器的分类 ? 按集热工质分类 ①水集热 一般家用太阳能平板集热器、公用热水体例,险些都采用水为集热工质。 ②氛围集热 太阳醒目燥和太阳房采暖的集热装配,日常均以氛围举动集热工质。 ③防冻液集热 高寒地域往往采用防冻液和水举动集热工质的双轮回太阳能集热。 按集热体外外光学性情分类 ①黑面 平常正在集热体外外涂刷或喷涂一层玄色涂料,简称黑面,很少采用。 ②光谱挑选性摄取面 过程化学、电镀等工艺造成的挑选性摄取外外,集体采用。 ? 4 (2)平板式集热器构造 ? 平板式集热器摄取太阳辐射能的 面积与其采光窗口的面积根基相 等,外形似平板。 ? 平板式集热器构造简易,固定安 装,不必要跟踪太阳,可收集太 阳的直接辐射和漫辐射,本钱低。 ? 平板式集热器的根基构造:透后 盖板、吸热体、保温原料和壳 体构成。 平板式集热器构造图 5 1、透后盖板 正在集热体的上方,掩盖一层或众层透后盖板,一方面低重集 热体对境况的散热亏损,起到隔热保温功用;另一方面守卫集热 板面,免受风霜雨雪和尘土等的直接侵袭。 特质:光学职能好,阳光透过率τ高,α+ρ+τ=1 ,而摄取 率α和反射率ρ低,隔热成果好。常用的透后盖板原料有一般玻 璃、钢化玻璃、透后玻璃钢和透后塑料等。 ? ? ? 一般玻璃的透光率较高,红外反射率低,抗老化才具强; 钢化玻璃有优异的力学职能; 透后塑料的透光率较高,但容易老化,目前仅用于内层盖板。 6 1.1 透后盖板 一般玻璃关键包罗平板玻璃和超白玻璃。 (1)平板玻璃。平板玻璃具有红外透射比低、导热系数小、耐 候职能好等特质,能够很好地满意太阳能集热器透后盖板的 条件,常用玻璃厚度为3.2 mm和4.0 mm两种。然而合于平板 玻璃来说,太阳透射比和攻击强度是两个必要珍惜的题目。 (2) 超白玻璃是一种超透后低铁玻璃,也称低铁玻璃、 高透后玻璃。它是一种高品德、众效力的新型高级玻 璃种类,透光率可达91.5%以上,具有剔透剔透、高级 高贵的性情,有玻璃家族“水晶王子”之称。超白玻 璃同时具备优质浮法玻璃所具有的所有可加工职能, 具有优异的物理、机器及光学职能,可像其他优质浮 法玻璃雷同举行种种深加工。 超白玻璃的特别上风: ? 玻璃自爆率低:采用高纯度原原料,相对一般玻璃不含各 种引爆杂质,从而大大低重了钢化后的自爆率。 ? 颜色相仿性:超白玻璃采用先辈的色度说明仪和说明软件 ,确保了玻璃颜色的相仿性。 ? 可睹光透过率高,通透性好:大于 90%的可睹光透过率, 使集热器获得更众太阳能量。 ? 紫外线透过率低:低重对其他原料的老化影响。 1.2 透后盖板 玻璃钢板 (3)玻璃钢板 玻璃钢板运用高键能树脂和胶衣,能够淘汰受紫外线摧残的水平。 玻璃钢板(玻璃纤维加强塑料板)特质: 太阳透射比高; 导热系数小; 攻击强度高。 症结题目 ? ? 红外透射比 耐候职能 玻璃钢板的优坏处: 实在上风如下: ? 质地轻,便于太阳能集热器的运输及安设; ? 加工职能好,便于太阳能集热器产物加工成型。 实在坏处如下: ? 玻璃钢板的太阳透射比平常都正在0.88以上,但它的红外透射比也比平 板玻璃高得众。 ? 玻璃钢板的运用寿命是无论若何不行跟举动无机原料的平板玻璃比拟 拟的。 于是,玻璃钢板举动集热器的盖板一经越来越少。 1.3 透后盖板的层数及间距 透后盖板的层数取决于太阳能集热器的就业温度和天色条款。 绝大无数情形下,太阳能集热器都采用单层透后盖板 当太阳能集热器的就业温度较高或者正在气温较低的地域运用,譬如 正在我邦南方举行太阳能空调或者正在我邦北方举行太阳能采暖,宜采用双 层透后盖板; 跟着层数增众,会淘汰集热器的对流和辐射热亏损,同时也会大幅 度低重现实有用的太阳透射比。 透后盖板与吸热板之间的最佳隔绝是20 mm 2、吸热板 吸热板是平板型太阳能集热器内摄取太阳辐射能并向传热工 质通报热量的部件,举动吸热原料根基条件是对太阳光的高摄取 率和较低的红外发射率、导热性好、耐侵蚀性好、力学性好、加 工性好和价钱低廉。 ? 常采用一般钢、不锈钢、铝、铜等。一般钢日常镀锌打点,可 以抬高耐侵蚀性;铝的导热系数比一般钢大,热作用也高,为 耐侵蚀起睹往往有涂层;铜的导热好、耐侵蚀、易加工,但与 一般钢、铝比拟价钱相对高。 14 2.1 吸热板原料 集管和支管采用的原原料: TP2铜-磷脱氧铜 手段 :把熔化铜中发作的氧气 用亲氧性的磷 (P) 脱氧,使其氧 含量低重到 100PPm 以下,从而 抬高其延展性、耐蚀性、热传 导性、焊接性、抽拉加工性, 正在高温中也不爆发氢脆局面。 15 2.2 吸热板分类 遵照管道构造及其与吸热原料之间的连接方法,吸热板能够分为 以下几类:管板式、翼管式、扁盒式、蛇管式。 蛇管式 16 (1)管板式 ?特性:将排管与平板以必然的连接 方法联贯组成吸热条带 ?连接方法:热碾压成型,高频焊接, 超声焊接等 ?铜铝复合条(热碾压成型)所长: a.热作用高:热碾压使铜管和铝板之 间到达冶金连接,无连接热阻; b.水质干净:太阳条接触水的部门是 铜材,不会被侵蚀; c.保障质地:出产经过完现机器化; d.耐压才具强:用高压氛围吹胀成型。 17 (2)翼管式 ?特性:使用模型挤压拉伸工艺造 成金属管两侧连有翼片的吸热条带 ?所长: a. 热作用高,管子安宁板是一体, 无连接热阻 b. 耐压才具强,铝合金管能够承 受较高的压力。 ?坏处: a.水质不易保障,铝合金被侵蚀 b. 原料用量大,工艺条件管壁和 冀片都有较大的厚度 c. 动态性情差,吸热板有较大的 热容量 18 (3)扁盒式 ?特性: 扁盒式吸热板是将两块金属板分 别模压成型,然后再焊接成一体组成吸热板 ?所长: a.热作用高,管子安宁板是一体,无连接 热阻 b.不必要焊接集管,流体通道和集管采用 一次模压成型。 ?坏处: a.焊接工艺难度大,容易呈现焊接穿透或者 焊接不牢 b.耐压才具差,焊点不行继承较高的压力 c.动态性情差,流体通道的横截面大,吸热 板有较大热容 d.有时水质不易保障,铝合金和镀锌钢都市 被侵蚀 19 (4)蛇管式 ?特性:蛇管式吸热板是将金属管弯曲成 蛇形。 ?所长: a.不必要别的焊接集管,淘汰走漏的大概 性 b.热作用高,无连接热阻; c.水质干净,钢管不会被侵蚀; d.保障质地,一切出产经过告终机器化; e.耐压才具强,钢管能够继承较高的压力。 ?坏处: a.活动阻力大,流体通道不是并联而是串 联; b.焊接难度大,焊缝不是直线 吸热板的涂层 为了使吸热板能够最大控造地摄取太阳辐射能并将其转换成热能,正在 吸热板上应掩盖有深色的涂层,这称为太阳能摄取涂层。 太阳辐射的波长关键鸠合正在 0.3-2.5μm的局限内,而吸热板的热辐射 则关键鸠合正在2-20μm的波长局限内,要加强吸热板对太阳辐射的摄取能 力,又要减小热亏损,低重吸热板的热辐射,就必要采用挑选性涂料。 条件:对太阳短波辐射具有较高摄取率,而对长波热辐射发射率却较低 太阳能摄取涂层可分为两大类:非挑选性摄取涂层和挑选性摄取涂层。 a)非挑选性摄取涂层是指其光学性情与辐射波长无合的摄取涂层; b)挑选性摄取涂层则是指其光学性情随辐射波长差别有明显转折的摄取 涂层。 21 高的太阳摄取比 低的发射率 非挑选性摄取涂层:跟着太阳摄取比的抬高,往往发射率也随之 升高。比方:黑板漆,其太阳摄取比可高达0.95,但发射率也正在0.90 阁下。 挑选性摄取涂层:绝大无数的太阳摄取比都可到达0.90以上,但 是它们可到达的发射率局限却有彰彰的区别,涂层的现实发射率值取 决于造备该涂层工艺优化的水平。 从发射率的职能角度开拔,种种手段优劣的布列按次应是: 层磁控溅弓手段、电镀涂、电化学手段、真空蒸发手段、 化学手段。 22 (1)电镀涂层 黑铬涂层 黑铬涂层的摄取比 α 和发射比 ε 分 别为 0.93~0.97 和 0.07~0.15 ,特性参 数 α/ε 为 6~13 ,具有精良的光谱挑选 性。黑铬涂层的热稳固性和抗高温 职能也很好,合用于高温条款,正在 300℃能长远稳固就业。其它,黑铬 涂层还具有较好的耐候性和耐蚀性。 可是,如今采用的电镀黑铬工艺, 电流密度大 (15~200 A/m2) ,溶液导 电性差,电镀时会发作众量的焦耳 热,必要冷却和透风排气才调坚持 寻常出产。别的,黑铬镀正在非铜件 上,必要先预镀铜,再镀光亮镍, 终末镀黑铬,出产本钱较高。 黑镍涂层:黑镍涂层的摄取比α可达0.93~0.96,热发射比ε为0.08~0.15,α/ε 亲近6~12 ,其摄取职能较好。黑镍涂层很薄,为了抬高涂层与基体的连接力 和耐蚀性,常采用中央涂层 ( 如Ni,Cu,Cd)或双层镍涂层。因为黑镍涂层的 热稳固性、耐蚀性较差,日常只合用于低温太阳能热使用。 黑钴涂层:黑钴涂层的关键因素是CoS,具有蜂窝型网状构造,其摄取比α 可达0.94~0.96,发射比ε为0.12~0.14,α/ε为6.7~8。 23 合于不透后的摄取外外,有α+ρ=1,此中ρ为反射率。以是有: α =1-ρ。正在短波区域,反射率ρ很小,即α很大;而正在长波区域, ρ 很大,即α很小。 24 (2)电化学外外转化涂层 铝阳极氧化涂层:一种众孔膜,孔隙率达22%,电解着色时金属易重积正在 微孔中,此涂层耐侵蚀、耐磨和耐光照等职能较好,正在太阳能热水器中已得 到寻常行使。 CuO 转化涂层:以阳极氧化法造取的CuO 转化涂层, NaOH 电解液的浓度 为1mol/L,电流密度为2 mA/cm2,温度为50~57℃。 (3)真空镀涂层 能够采用真空蒸发和磁控溅射工夫造备挑选摄取职能精良的涂层,但后者 的修筑对比简易,工艺管造容易,容易正在大面积上得到平均相仿的涂层。 近况:目前邦表里的出产厂大众采用磁控溅射的手段造造挑选性 涂层,可到达摄取率0.93-0.95,发射率0.12-0.04,大大抬高了产物 热职能。 25 2.4 吸热板的打点 (1)绒面工夫—抬高摄取率 外外构造化是抬高对太阳辐射摄取率的一项有用工夫。 1957 年, Tabor提出将太阳辐射汲取外外造变成陆续的V形皱折,当太阳辐射入射 到这种皱折外外时,阳光过程众次反射摄取,最终可将外外的有用阳光 摄取率扩充到亲近1。 26 (1)绒面工夫 入射辐射过程n次内反射,则该外外的有用摄取率 ?e ? 1 ? ? ? 1 ? (1 ? ? ) 此中, ? 为摄取率; ? 为反射率。 n n ?e 为: (2)减反射膜—淘汰反射率 镀膜镜头,扩充透光率,淘汰反射 佳能EF 减反射涂层:遵照薄膜干预道理,蒸镀正在太阳辐射接 受外外上,从而不妨有用地低重其光反射率。 薄膜干预道理 要是一束波长为λ的光后 E 入射到金属试样的薄膜外外 上,这束光后的一部门以φ角 入射,正在Ⅰ界面 A 处反射;其 余的部门以ψ角折射,然后从 Ⅱ界面 B 反射,这些光后中的 一部门正在Ⅰ界面 C 处被反射回 到 D…. ,其余的部门正在 C 处折 射出来与Ⅰ界面反射的光叠加, 造成反射光束R。反射光束R的 强弱是上外外(薄膜外外)反 射光与下外外(薄膜下面的金 属外外)反射光干预的结果。 两相位相差180° 3、保温原料 ? 正在集热器的后头和侧面都装有绝缘原料,条件导热系数低,绝 热性好,不吸湿、不吸水,平常采用玻璃棉、矿渣棉和蛭石等 ,它能够淘汰热亏损和抬高热作用,同时扩充集热器的强度。 玻璃棉 矿渣棉 30 (3)平板式集热器能量平均 正面热损 QL1 QS 后头热损 QL3 侧面热损 QL2 由说明可知,投射到平板集热器上的入射太阳辐射总能 量 QA, 此中大部门被集热工质所摄取,组成集热器的有效能 量收益QU,其余为集热器向境况的散热亏损QL和集热器自己的 储能QS。由此写得集热器的能量平均方程为: QA ? QU ? QL ? QS (4 ? 1) ? 入射太阳辐射的总能量 QA ? AC (?? )e IT (4 ? 2) 式中,IT为集热器采光面上的入射太阳总辐射强度;(τα)e为集热 板-透后盖板体例的有用透过率-摄取率乘积;AC为集热器采光面积。 ? 有效能量收益 QU ? ACCPG(Tf ,0 ? Tf ,i ) (4 ? 3) Tf,i,Tf,o为集热工质的入口和出口温度;G为集热器单元面积的工质 质地流量;CP为集热工质的定压比热容。 ? 集热器的总散热亏损 QL ? ACU L (TP ? Ta ) (4 ? 4) 式中,UL为集热器的总热亏损系数;TP为集热板温度;Ta为境况温度。 ? 集热器自己的储能 dT QS ? (MC ) dt (4 ? 5) 式中,(MC)为集热器的热容量;T为集热器温度;t为时候。 稳态工况时,QS=0。非稳态工况时,如清早太阳升起,集热器温度 身高,集热器各部位将不竭地吸热贮能;相反,晚上太阳落山,集热板 温度降落,集热器自己各部位将不竭地释能。 集热器作用的界说 正在稳态( 或准稳态)条款下,集热器传热工质正在轨则时段 内输出的能量Qu与轨则的集热器面积A和统一时段内入射正在集 热器上的太阳辐照量G的乘积之比。 差别界说的集热器面积会影响集热器的作用,集热器面 积三种界说:吸热好看积、采光面积、总面积。 Qu ?? AG 34 差别辐照度-温差下集热器作用 ?光亏损 ? 集 热 器 效 率 ?热亏损 ?集热器与境况温度之差(oC) 35 集热器作用的特质 ? 集热器作用是变数,不是常数,与集热器就业温度、境况 温度和太阳辐照度相合; ? 作用弧线正在y轴上的截距显露集热器可得到的最着作用; ? ? 作用弧线的斜率值显露集热器总热损系数的巨细; 作用弧线正在x轴上的交点值显露集热器可到达的最高温度。 36

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