太阳能行业课件：第5章 太阳灶

1、第五章 太阳灶 r太阳灶的定义及发展历史 r太阳灶结构类型与工作原理 r太阳灶的设计 r太阳灶的材料 r太阳灶的使用和维护 n太阳灶太阳灶是利用太阳辐射能，通过聚光、传热、 储热等方式获取热量，进行炊事烹饪食物的一 种装置 n正常使用时比蜂窝煤炉要快；和煤气灶速度大 体一致 n太阳灶是较成熟的产品 5.1 太阳灶的定义及发展历史 太阳灶的效益 u经济效益经济效益 一台截光面积为2m2的聚光太阳灶，每年可节省约1t的农 作物秸秆 u社会效益社会效益 省劳力；节柴省煤；改善吃饭条件、提高健康水平 u生态效益生态效益 使用太阳灶省下的秸秆，部分作为有机质肥还田，增加了 土地抗旱保墒能力 n推广太阳灶

2、是解决农村能源的有效途径 之一； n在利用太阳能的各种器具中，太阳灶的 成本比较低，使用条件也不苛刻。 我国太阳灶的发展 我国太阳灶的推广情况 5.2 太阳灶结构类型及工作原理 l箱式太阳灶 l聚光太阳灶 l综合型太阳灶 （a）箱式太阳灶 F原理：黑色物体较好吸收太阳辐射原理：黑色物体较好吸收太阳辐射 F基本结构：箱体基本结构：箱体 p黑色涂层黑色涂层 p玻璃（透明塑料膜）盖板玻璃（透明塑料膜）盖板 p保温隔热层保温隔热层 p外壳外壳 p支架支架盖板与灶体之间密封问题？ （a）箱式太阳灶 l优点：优点： 结构简单，成本低 使用方便，温度可以达到100以 上，满足蒸、煮食物的要求 l缺点：缺点：

3、 聚光度低，功率有限，箱温不高， 所需时间较长，使用受到限制 加装平面反射镜加装平面反射镜 （b）聚光太阳灶 l优点：优点： 利用抛物面聚光特性，锅圈温度 可达500oC，炊事时间短 l缺点：缺点： 成本较高，制作复杂 l抛物面太阳灶应用最广泛 （c）综合型太阳灶 l将箱式太阳灶和聚光太阳灶具有的优点加以综 合，并吸收真空集热管技术、热管技术研发的不 同类型的太阳灶 l典型综合型太阳灶 u热管真空管太阳灶 u储热太阳灶 u聚光双回路太阳灶 u抛物柱面聚光箱式灶 5.3 太阳灶的设计 u旋转抛物面聚光集 热器的聚光比约500 至3000，最高聚热温 度500度至3000度 u抛物柱面聚光集热 器

4、的聚光比范围约20 至80，最高聚热温度 250度至400度 1 抛物面聚光原理分析 抛物线聚光必须具备的条件 （1）入射光线必须是平行光线 （2）入射光线的方向与主轴平行 n正轴灶正轴灶 Q灶抛物面顶点在抛物面的正中心 Q灶抛物面主轴为抛物面的对称中心轴 n偏轴灶偏轴灶 2 聚光太阳灶曲面的设计 n正轴灶正轴灶 Q灶抛物面顶点在抛物面的正中心 Q灶抛物面主轴为抛物面的对称中心轴 n偏轴灶偏轴灶 2 聚光太阳灶曲面的设计 偏轴灶设计：三圆作图法 min 1 1min 1 1 1min max 2 2max 2 2 2max 3 3 2cos sinsin 2cos sinsin 2cos si

5、nsin 2cos sinsin 2coth 2 1sinh sinh fh B h f R h fh B h f R h Bf fH R f 灶面轮廓线：ABCD四 条弧线组成的截光面 （三图四弧截光面） 3太阳灶各参数的设计和确定 l太阳高度角 l太阳灶的截光面积 max min 1010.8 23.5 82 23.5 39.50.4 h h 为当地地理纬度 c 4 2 c 2 0.2460 4.1868 0.006 10 mW J/ cmmin 50% NN A II AN 为截光面积，； 为太阳灶有效功率，； I为垂直于太阳光平面上的太阳直接辐照度， 为太阳灶平均热效率，一般取 3太阳

6、灶各参数的设计和确定 l太阳灶操作高度 主要考虑操作人员高度，一般设计操作高度H取 0.91.2m，最大应不超过1.25m l太阳灶的焦距 选择焦距主要考虑： 太阳灶要有较高的灶面采光系数（截光面积与灶 曲面面积之比） 较低操作高度 一般家用太阳灶的焦距 在6080cm范围内选择 灶面结构 3太阳灶的结构设计太阳灶的结构设计 p灶面结构包括基面部分和反光材料。灶面结构包括基面部分和反光材料。 p曲面类型：旋转抛物面、球面、圆锥面、菲涅耳反曲面类型：旋转抛物面、球面、圆锥面、菲涅耳反 射面、抛物柱面等射面、抛物柱面等 p灶形：正轴灶、偏轴灶灶形：正轴灶、偏轴灶 p灶面结构：整块、两块、三块或四块

7、组合灶面灶面结构：整块、两块、三块或四块组合灶面 支撑结构 3太阳灶的结构设计太阳灶的结构设计 手动跟踪装置 3太阳灶的结构设计太阳灶的结构设计 跟踪装置要求跟踪装置要求 确保锅底在焦点位置确保锅底在焦点位置 确保锅架水平确保锅架水平 能及时跟踪太阳方位和高度角能及时跟踪太阳方位和高度角 自动跟踪装置 3太阳灶的结构设计太阳灶的结构设计 5.4 太阳灶材料 n太阳灶壳体材料 n技术要求 刚度好，5-10年不变形 耐水性好，能经受风、雨、雪、沙的侵蚀 能承受冷热变化的影响 机械性能好，能经受运输和中等撞击 便于工厂化、规模化生产 金属类（铸铁、铝板冲压） 优点：优点：灶壳精度高、变形小、运输方便

8、、 使用寿命长等 缺点：缺点：抗冲击性较差。 水泥类 优点：优点：水泥具有良好的耐水性、 保形性和抗自然环境侵蚀的能力， 价格低廉、可塑性好、制作工艺简单 缺点：缺点：笨重，不宜长途运输。 适合就地生产、就地销售。 有机类（玻璃钢） 优点：优点： 整灶重量轻，成型容易，强度高，制作方便 缺点：缺点：变型和老化快，成本高。 u普通玻璃镜片 u优点：耐磨性好、光洁度高、价格便宜、易 切割加工、购买方便、寿命长 u缺点：反光率不高，质量大 u高纯铝阳极氧化反光材料 u聚酯薄膜真空镀铝反光材料 5.5 太阳灶的使用和维护 n聚焦调节 n光斑温度高，注意安 全 n不能放置空锅 n保持聚光面清洁 n炊具底部涂黑（可用 煤，柴草烟熏黑） 太阳灶标准 nNY/T 805-2004 太阳灶镀铝