环状布置槽式抛物面集热器及热管应能提高太阳能热水器效率和功能修改.doc

环状布置槽型抛物面集热器及热管提高太阳能热水器效率和功能 武汉刘凯祥内容提要 环状布置的集热器及热管（见图二）不用加装跟踪系统并能有效扑捉不同时间段太阳的高度角、方位角，提高全天的集热效率。正文槽型聚焦抛物面集热器一般沿东西方向布置(正南)并加装跟踪系统用来提高集热效率见图一，对于家用太阳能热水器来说加装昂贵的跟踪系统显然是不经济的。如果不加装任何跟踪系统能否提高槽型集热器效率呢？这里可采用环状布置槽型抛物面集热器及热管，应能提高太阳能集热效率，如果这个设想成立我们将获得较高水温及蒸汽。彻底改变太阳能热水器的使用功能。我们可做如下分析，设槽型抛物面长为L，开口寛为D，轴线沿东西方向，开口向上，不加装任何跟踪系统时的集热状况见图一，图二为环状布置的槽型抛物面集热器，共6个，每个长度为L/6，开口寛为D，开口朝上，其它尺寸完全相同。槽型抛物面集热器的集热效率由太阳高度角、方位角决定（其它外部条件不做考虑的情况下）。一 太阳高度角变化情况1）以春秋两季为例，这时太阳从正东升起高度角从0到90 变化，集热效率从0到最大值（正午），再从最大值逐渐变小为零（日落）。如果高度角A较小，当角A为25时由于太阳入射角原因使得聚焦后的线状焦点偏移出热管的有效长度而损失一部分集热量，而 环状布置的集热器当角A25时，应有一半抛物线反射板能有效集热（见图二）。那么在太阳高度角较低时环状布置的集热器具有较高的集热效果（相对于图一布置的槽型集热器言）。2）太阳高度角在45 以上时，由于两种集热器的开口宽度、总长度相同，两种集热器的效果也相同，两种集热器正午时达到全天最大值。二 太阳方位角变化情况（春秋季）1）太阳方位角B每小时移动15 ，太阳升起 1小时后环状布置的抛物面集热器2、6反射板进入理想集热状况（见图二），由图二可见此时太阳方位角B垂直于抛物面反射板2、6的轴线是理想的集热状况，而此时图一布置的集热器由于太阳的方位角B较大还没有进入到理想的集热阶段。随着太阳方位角B变化，环状布置的集热器总有一部分进入较佳集热状态而高于图一所示的集热效率。2）太阳的方位角从90 0 变化时，图一的集热效率也由零到最大值（正南）。当太阳高度角B=0 时（正南），图一、图二布置的集热器效率相同，都达到最大值。环状布置的槽型集热器在夏季、冬季效率更高，特别是这两种集热器没有达到最大效率之前。环状布置的集热器效率要大于图一布置的集热器效率。3）夏季日照时间较长，朝南布置的槽型集热器（见图一）9点以后，下午3点以前是较为理想的集热时间段（环状布置的集热器也相同）。其它时间段环状布置的集热器也能有效集热，所以环状布置的集热器有更高的集热效率（对于全天来说）。三 全天集热变化情况两种分别布置的集热器如果抛物面开口宽度D相同，长度L相同，开口都朝上，那么最大集热效率也相同（正午时达到全天最大值）。只是在不同时间段集热效率有较大差别，这是由太阳高度角、方位角引起的。环状布置的6个抛物面反射板每个长为L6，开口宽度为D，布置在图二所示位置上。环状热管布置在抛物面反射板的焦点上。在太阳升起阶段（早915分以前）和太阳落山之前（1515分之后）环状布置的集热器效率较高（相对于图一布置的集热器而言）。现将图一、图二布置的集热器做一对比。将各时间段集热效率列入表一。由表一可看出环状布置的集热器具有较高的集热效率。时间内容7点8点9点10点11点12点13点14点15点16点17点高度角A01836547290725436180方位角B907254361801836547290图一max0maxmax10max30max50maxmax50max30max10maxmax0图二max020max40max55max70maxmax70max55max40max20max0表一 不同时间段热效率分析说明：1为统计简便，设717点太阳高度角、方位角每小时变化18度。正午时热效率为最大值max 2以春秋季为例。 3夏季时环状布置的集热器集热效率更为明显。 联系方式：qq： 1047984495 邮箱：LKX00000126.co