太阳能光热系统课件.ppt

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1、太阳能光热系统沈阳工程学院刘莉莹第三章太阳集热器3.1概述3.2太阳能热利用中的传热学基础3.3太阳能集热器的分类3.4平板型太阳能集热器3.5真空管太阳能集热器第三章太阳集热器3.1概述3.1概述3.2.1热量传递的基本方式热量传递基本方式：热传导、热对流、热辐射3.2太阳能热利用中的传热学热量传递基本方式：热传导、热对流、热辐射热量传递基本方式：热传导、热对流、热辐射1.热传导（导热）Heatconduction热传导的定义热传导的特点可发生在任何物质的任何地点传热形式：依靠分子、原子以及自由电子等

2、微观粒子的热运动而传递——微观过程，不产生宏观位移。温度不同的物体各部分之间或温度不同的各物体之间直接接触时，依靠分子、原子或自由电子等微观粒子的热运动而进行热量传递的现象物体内部存在温差，或具有温差的物体直接接触。平壁一维稳态导热tw1tw2：热流量，单位时间传递的热量[W]平壁两侧壁温之差热导率(导热系数)A：垂直于导热方向的截面积q：热流密度，单位时间通过单位面积传递的热量平壁的厚度[m]；热导率(导热系数)(Thermalconductivity)单位厚度(1m)、单位温度差（1K）物体，

3、在它的单位面积上(1m2)、每单位时间(1s)的导热量(J)。导热系数表示材料导热能力大小；由实验确定。导热热阻：与直流电路的欧姆定律I=U/R相似。热流量是单位时间传递的热量；——它体现了传热的速率或快慢传热是一个过程，稳态，非稳态；——区别于热力学的平衡态传热学中热流量的单位是[W]，而非[J]；[W]=[J]/[s]Thermalresistanceforconduction热流量和导热热阻2.热对流Heatconvection流体中有温差——热对流必然同时伴随着热传导流体中(气体或液体)温度不

4、同的各部分之间，由于发生宏观相对运动，而把热量由一处传递到另一处的现象热对流的定义若热对流过程使具有质量流量的流体由温度t1处流至温度t2处，则此过程传递的热流量为：对流换热流体与固体壁之间的热量交换（Convectionheattransfer）对流换热实例：1)电子器件冷却2)取暖器对流换热的特点：对流换热与热对流不同，既有热对流，也有导热；——不是基本传热方式1)流体与壁面直接接触，有宏观运动；有温差由于流体的粘性和受壁面摩擦阻力的影响，紧贴壁面处会形成速度梯度很大的边界层对流换热的基本计算式牛顿

5、冷却公式（1701）—热流量，单位时间传递的热量[W]q—热流密度—换热系数A—与流体接触的壁面面积—固体壁表面温度—流体温度当流体与壁面温度相差1℃时、每单位壁面面积上、单位时间内所传递的热量影响因素：流速、流体物性、壁面形状大小等（Convectiveheattransfercoefficient）对流换热系数h不是物性参数Thermalresistanceforconvection对流换热热阻定义：物体转化本身的热力学能向外发射辐射能的现象；凡物体都具有辐射能力物体的温度越高、辐射能力越强；若物

6、体的种类不同、表面状况不同，其辐射能力不同3.热辐射Thermalradiation黑体：能全部吸收投射到其表面辐射能的物体,或称绝对黑体黑体的辐射能力与吸收能力最强斯蒂芬-玻尔兹曼定律黑体在单位时间内向外发出的辐射能：—黑体表面的绝对温度（热力学温度）—斯蒂芬-玻尔兹曼常数，或称黑体辐射常数—黑体辐射表面积（Stefan-Boltzmannlaw）一切实际物体辐射能力都小于同温度下的黑体—实际物体表面的发射率（黑度），0~1；与物体的种类、表面状况和温度有关辐射换热Radiationheattrans

7、fer不需要冷热物体的直接接触；即：不需要介质的存在，在真空中就可以传递能量在辐射换热过程中伴随着能量形式的转换物体热力学能——电磁波能——物体热力学能无论温度高低，物体都在不停地相互发射电磁波能、相互辐射能量；高温物体辐射给低温物体的能量大于低温物体辐射给高温物体的能量；总的效果是热由高温物体传到低温物体物体间靠热辐射进行的热量传递辐射换热的特点：T1T2QA两平行黑平板间的辐射换热对于两个相距很近的黑体表面，由于一个表面发射出来的能量几乎完全落到另一个表面上，那么它们之间的辐射换热量为：当T1=T2

8、时，也就是物体和周围环境处于热平衡，辐射换热量等于零。但此时是动态平衡，辐射和吸收仍在不断进行。此时物体的温度保持不变。3.2.2太阳辐射的吸收、反射和透射太阳透射在物体上时，发生吸收、反射和透射，据能量守恒，有太阳吸收比反射比透射比四种反射表面1.镜反射表面2.漫反射表面3.镜-漫反射表面4.混合型反射表面问题：冬天、夏天，屋内都开空调（假设都是20℃），屋内温度一样，但穿衣不一样。为什么？3.3太阳集热器分类3.3太阳集热器分类3.3太