太阳能黑腔集热器的设计及实验研究.pdf

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1、第35卷第4期2014年8月电力与能源513太阳能黑腔集热器的设计及实验研究张晓晖，姜伟娜，徐鉴鉴苏州大学物理光电能源学部，苏州215000)摘要：在黑体概念的基础上，设计了1种新型太阳能腔体集热器，并进行了实验。新型太阳能腔体集热器利用黑腔的高吸收率、泡沫板的良好隔热性以及玻璃板营造的温室效应，使得集热器的整体热损失明显下降，从而提高了集热效率。测试结果表明：集热器内介质为水时，平均温升为15．1℃，最大温升为21C，热效率最低为53。各项热损失计算结果表明：黑腔辐射造成的热损失最大，反射热损失和对流热损失很小。新型太阳能腔体集热器结构紧凑，单位体积的有效吸

2、热面积较平板太阳能集热器和真空管太阳能集热器大。关键词：黑腔集热器；热损失；热效率基金项目：国家自然科学基金(No．51176132)中图分类号：TK513文献标志码：A文章编号：2095—1256(2014)04—0513—05DesignandExperimentalResearchofSolarBlackbodyCavityAbsorberZhangXiaohui，JiangWeina，X“Jianjian(CollegeofPhysics，OptoelectronicsandEnergy，SoochowUniversity，Suzhou215000，C

3、hina)Abstract：Onthebasisoftraditionalcavityabsorber，akindofnewsolarcavity-heatreceiverisdesigned．Withadvantageofhighabsorptivityandgoodthermalinsulation，thewholebeatlossgetssmallerandcanobtainhighthermalefficiency．Theresultoftheexperimentshowsthatthemeantemperatureriseis15．1℃andtheh

4、ighesttemperatureriseis21℃whenwaterisfilled，andthethermalefficiencyis53underpresentsitua—tion．Theresultofthethermallosscalculationindicatesthatradiationheatlossaccountsforthemost，whilereflectionheatlossandconvectionheatlossissmal1．Thecompactdesignhasbiggereffectiveheatabsorbingareap

5、ervolumethanflatplatesolarcollectorandevacuatedtubularcollector．Keywords：Cavityabsorber；Thermalloss；Thermalefficiency料和玻璃盖板组成，使用日常生活中的废旧物品0引言进行装置设计，并用此进行吸热效果测试。所需我国拥有丰富的太阳能资源，除重庆、贵州、原料为木箱、泡沫板、可乐罐和玻璃。用长58cm四川I部分城市小于4200MJ／m。外，全国2／3以宽32CITI高19cm厚1cm的木箱做容器，箱体内上的地区年日照时间大于2000h，全年太阳辐射部用玻

6、璃胶粘上厚为2ClTI泡沫保温层，在泡沫保量大于5860MJ／m。这些地区的太阳能资源较温层边缘接触处，涂上玻璃胶保证密封。将直径为丰富，具有很大的利用前景，但目前的太阳能利为6cm高度为11cm易拉罐上部截掉，内表面涂用率普遍不是很高。在利用太阳能资源上，国外黑作为一个开口黑体腔，按棋盘形或梅花形的排主要以平板太阳能集热器为主，国内则以真空管列方式(采用4行7列的棋盘形排列方式)，开口太阳能集热器为主1。本文在此基础上，利用朝上粘至顶部玻璃上，玻璃其余地方粘上泡沫保黑腔概念，设计出的腔式吸热器，对吸热装置的结温层，如图1所示。构进行了改进，并以水作为加热介质

7、，实验测出其最后在周边的泡沫保温层侧面涂玻璃胶，将温升变化用以进行定量分析。玻璃黏上，等玻璃胶凝固后，检查装置的密封性。如密封性差，可在内部铺上防水膜，确保不漏水。1吸热装置的设计与理论依据吸热黑腔壁面之间和底部与围护结构之间为集热1．1设计方案介质，如以加热介质水为例，水是预先注入可乐罐制作小型的集热器，主要由吸热黑腔、保温材周围空间，可乐罐为吸热黑腔，将吸收的太阳能张晓辉，等：太阳能黑腔集热器的设计及实验研究515式中：为玻尔兹曼常数，为5．67×10w／(rrl·K)；Tw的热辐射穿透比很小。大部分太阳辐射能穿过玻为黑体腔壁温；为环境温度。璃进入有吸热面

8、的腔内，而吸热面升温发出的远根据Uma