提高平板型集热器热效率的方法探究
高效平板集热器的湍流传热特性研究
高效平板集热器的湍流传热特性研究摘要：高效平板集热器是一种用于太阳能、工业废热回收等领域的重要设备，能够有效地将热能转化为可利用的能源。
本文旨在研究高效平板集热器中的湍流传热特性，并提出相应的改进方法，以提高其传热效率。
引言：随着能源需求日益增加和传统能源资源稀缺，人们对于可再生能源的开发利用越发重视。
太阳能作为一种无污染、永不枯竭的能源源泉，受到人们的广泛关注。
高效平板集热器作为太阳能的重要部件，可以将太阳辐射能转化为热能，并利用其进行供暖、热水等用途。
方法：本研究使用数值模拟的方法，通过计算流体力学（CFD）软件对高效平板集热器的湍流传热特性进行研究。
首先，建立了高效平板集热器的几何模型，模拟太阳辐射对其的热能输入。
然后，根据Navier-Stokes方程和能量方程，求解平板集热器内部的流场和温度场。
结果与讨论：通过数值模拟和分析，得到了高效平板集热器的湍流传热特性。
研究发现，高效平板集热器中的湍流流向对传热效果具有重要影响。
在一定范围内，湍流流向的增加会使得传热效率提高。
同时，平板集热器的结构参数，如板间距、板材材质等也会影响传热效果。
对于不同的结构参数，应根据具体情况进行调整，以获得最佳的传热效果。
改进方法：为了提高高效平板集热器的传热效率，可以采取以下改进措施：1. 优化平板集热器的结构参数：通过调整板间距、板材材质等参数，以获得最佳的传热效果。
2. 增加湍流流向：通过改进平板集热器的设计，增加湍流流向，提高传热效率。
3. 应用新型材料：选择热导率较高的材料作为平板集热器的制作材料，以提高传热效率。
4. 结合其他技术：可以结合其他技术，如微流体技术、纳米技术等，进一步提高高效平板集热器的传热效率。
应用前景：高效平板集热器在太阳能利用、工业废热回收等领域具有广阔的应用前景。
通过研究湍流传热特性，并提出相应的改进方法，可以进一步提高平板集热器的传热效率，推动其在各个领域的应用。
结论：高效平板集热器的研究是太阳能利用、工业废热回收等领域的重要课题。
基于太阳能的高效平板集热器设计与优化
基于太阳能的高效平板集热器设计与优化太阳能作为一种清洁、可再生的能源，受到越来越多人的关注和应用。
在太阳能的利用过程中，太阳能集热器发挥着非常重要的作用。
本文将详细介绍基于太阳能的高效平板集热器的设计与优化方法。
首先，我们需要了解什么是太阳能集热器。
太阳能集热器是一种将太阳辐射能转化为热能的设备，通过吸收太阳辐射，将其转化为热能，然后供给热水、供暖、冷却等用途。
太阳能集热器通常包括集热器表面、吸热层、传热层和绝热层等组成。
设计一个高效的太阳能集热器需要考虑以下几个方面：1. 集热器表面材料的选择：集热器表面材料应该具有良好的热吸收能力和光学透明性。
常用的材料包括铝、铜、玻璃等，其中黑色涂层的集热器表面具有较高的吸热能力，可以增加热能的获取效率。
2. 集热器的结构设计：在设计太阳能集热器的结构时，应该考虑到光照角度和集热效率之间的关系。
集热器的结构应该能够最大程度地接收太阳辐射，并将其转化为热能。
一般来说，将集热器倾斜角度设置为与当地纬度相等或稍大一些，可以提高能量的获取效率。
3. 吸热层的设计：吸热层是太阳能集热器中的关键部分，它负责吸收太阳辐射并将其转化为热能。
常用的吸热层材料有铝、铜等，可以通过增加吸收层的面积和厚度来提高吸收能力。
4. 传热层的设计：传热层的作用是将吸热层吸收的热能传递给工质，常用的传热层材料有水、空气等。
传热层的设计需要考虑到传热系数和流体流动情况，在保证传热效率的同时，尽量减小能量的损失。
为了优化太阳能集热器的性能，可以采取以下措施：1. 增加吸热面积：通过增加吸热层的面积，可以提高吸收太阳辐射的能力。
可以采用波纹式吸热管或镀膜等方式，增加吸热面积，从而提高集热效率。
2. 提高传热效率：传热层的设计直接影响集热器的传热效率。
可以通过优化传热层的流动方式，减小流体的阻力，并增加传热系数。
此外，选择合适的传热介质也很重要，例如使用导热性能较好的液体，如水、热油等，来提高传热效率。
供暖运行中提高板式换热器热效率的方法
供暖运行中提高板式换热器热效率的方法作者：张博来源：《企业文化》2017年第03期摘要：这篇文章在对板式换热器的基本结构研究的基础之上，搜集一些材料和信息对他的好处和坏处进行了分析，然后再对出现的一些问题提出优化设计的思想。
本文着力的方向在于对换热器的常规设计方法进行不断优化设计，并且要去计算流体力学，然后在此基础上寻找更加高效的方法，去提高板式散热器的换热效率。
关键词：板式换热器；结构；传热系数想要获得更高的经济效益，降低一系列协同工作的成本，所以很多的供暖设施，应该在运行中不断去提高板式换热器的工作效率，只有他的工作效率得到不断提高，那么供暖设备的价值将会获得更大。
一、板式换热器的结构分析针对板式换热器的结构，主要有以下几个方面来进行分析。
首先是关于换热元件的厚度和工作原理。
对金属板片进行设置，其换热元件的厚度主要介于0.5毫米和一毫米之间，然后对他进行压制形成。
组成它的材料主要有不锈钢、纯钛。
一般在打造这些软件的时候，都会采取两种不同的模型来进行压制，这两种模型分别是波纹形磨具和槽型模具。
这两种不同的模型可以使换热元件得到更加大的板片刚度，且能够有更加强大的变形能力，还能让换热面积更加大，可以很好地掌握流体的流动速度。
为了解决流体的流动问题，大多数采用的都是打孔的方法，并且对打孔的位置有一定的要求，然后是在板的四角进行打孔，通过去颊垫片的形式来对流体的流动进行控制和固定，这样就能实现换热的目的，并且形成流体流动的通道。
板式换热器的特殊结构，主要是为了不断提高热器的工作效率。
二、板式换热器的优化设计（一）板式换热器的常规设计方法对板式换热器的优化设计，就应该了解他的一般设计的方法，在对板式换热器进行设计的时候，设计者应该投入巨大的精力，在它核心的问题上，也就是要对它的工作原理等，进行设计和计算。
设计痕迹上再具体划分情况下，还有被分为两种。
也就是压力降计算和传热计算。
与以前壳式传热器相比较，现在板式换热器的设计需要考虑更多的方面。
平板集热器的传热增强技术研究
平板集热器的传热增强技术研究摘要：随着可再生能源的快速发展，太阳能热利用技术成为解决能源和环境问题的重要途径之一。
在太阳能热利用中，平板集热器因其简单可靠的特点，广泛应用于太阳能热水器、空气加热和空调系统等领域。
然而，传统的平板集热器由于其受限的传热能力，无法满足高效利用太阳能热的需求。
因此，研究平板集热器的传热增强技术变得尤为重要。
本文主要介绍了目前用于提高平板集热器传热效果的几种技术方法及其应用。
1. 引言太阳能作为一种无污染、可再生的能源，越来越受到人们的关注。
平板集热器作为太阳能热利用的重要组成部分，其传热性能对于提高太阳能利用效率起着关键作用。
然而，由于平板集热器的设计和材料的局限性，其传热能力较弱，导致能量损失严重。
因此，研究平板集热器的传热增强技术，提高其传热效率，具有重要的理论和实践意义。
2. 传热增强技术2.1 流体增强传热技术流体增强传热技术是传统传热技术的一种延伸和发展，通过在流体中添加颗粒或涡流发生器等形成一定的流动结构，增加传热面积和传热方程。
在平板集热器中，可以通过改变流体的流动方式、增加流动速度、加入增强传热剂等手段来增强传热效果。
2.2 表面改性技术表面改性技术是通过改变平板集热器的表面形貌和性质，提高其传热性能。
常见的表面改性技术包括氧化处理、涂层、纳米材料修饰等。
通过这些技术手段，可以增加平板集热器的吸热面积，提高接触热阻，减小传热界面温度跃变等，从而增强传热效果。
2.3 相变材料技术相变材料技术是一种通过材料的相变过程吸收或释放潜热，实现传热增强的技术。
在平板集热器中，可以利用相变材料的吸热过程将传热面的温度降低，进而提高传热效率。
3. 应用实例3.1 太阳能热水器太阳能热水器是太阳能热利用的重要应用领域之一。
采用传热增强技术可以显著提高太阳能集热器的效率，使得太阳能可以更充分地被利用。
例如，利用流体增强传热技术，通过增加流动速度，在太阳能热水器中实现更高效的传热。
提高换热效率的方法
提高换热效率的方法随着板式换热器技术日益成熟，其传热效率高，体积小，重量轻，污垢系数低，拆卸方便，板片品种多，适用范围广，在供热行业得到了广泛应用。
同时，提高板式换热器的效能是一个综合经济效益问题，应通过技术经济比较后确定。
提高换热器的传热效率和降低换热器的阻力应同时考虑，而且应合理选用板片材质和橡胶密封垫材质及安装方法，保证设备安全运行，延长设备使用寿命。
1、提高传热效率板式换热器是间壁传热式换热器，冷热流体通过换热器板片传热，流体与板片直接接触，传热方式为热传导和对流传热。
提高板式换热器传热效率的关键是提高传热系数和对数平均温差。
①提高换热器传热系数只有同时提高板片冷热两侧的表面传热系数，减小污垢层热阻，选用热导率高的板片，减小板片的厚度，才能有效提高换热器的传热系数。
a．提高板片的表面传热系数由于板式换热器的波纹能使流体在较小的流速下产生湍流(雷诺数一150时)，因此能获得较高的表面传热系数，表面传热系数与板片波纹的几何结构以及介质的流动状态有关。
板片的波形包括人字形、平直形、球形等。
经过多年的研究和实验发现，波纹断面形状为三角形(正弦形表面传热系数最大，压力降较小，受压时应力分布均匀，但加工困难的人字形板片具有较高的表面传热系数，且波纹的夹角越大，板间流道内介质流速越高，表面传热系数越大。
b．减小污垢层热阻减小换热器的污垢层热阻的关键是防止板片结垢。
板片结垢厚度为1 mm 时，传热系数降低约10%。
因此，必须注意监测换热器冷热两侧的水质，防止板片结垢，并防止水中杂物附着在板片上。
有些供热单位为防止盗水及钢件腐蚀，在供热介质中添加药剂，因此必须注意水质和黏性药剂引起杂物沾污换热器板片。
如果水中有黏性杂物，应采用专用过滤器进行处理。
选用药剂时，宜选择无黏性的药剂。
c．选用热导率高的板片板片材质可选择奥氏体不锈钢、钛合金、铜合金等。
不锈钢的导热性能好，热导率约14．4 W/(m?K) ，强度高，冲压性能好，不易被氧化，价格比钛合金和铜合金低，供热工程中使用最多，但其耐氯离子腐蚀的能力差。
板式换热器效率提升方法
板式换热器是一种间壁传热式换热器，它是通过换热器板片来传热的，在它的冷流体和板片接触的时候，通过热传导或者对流传热的方式。
此外，提高传热系数和对数平均温差能够有效的提高了板式换热器传热的效率。
板式换热器1、提高换热器传热系数只有同时提高板片冷热两侧的表面热系数，减小垢层热阻，选用热导率高的板片，减小板片的厚度，才能有效提高换热器的传热系数。
（1）提高板片的表面传热系数（2）减小污垢层热阻（3）减小板片厚度2、提高对数平均温差板式换热器流型有逆流、顺流和混合流型。
在相同工况下，逆流时对数平均温差最大，顺流时最小，混合流型介于二者之间。
艾瑞德板式换热器（江阴）有限公司作为专业的可拆式板式换热器生产商和制造商，专注于可拆式板式换热器的研发与生产。
ARD艾瑞德专业生产可拆式板式换热器（PHE）、换热器密封垫（PHEGASKET）、换热器板片(PHEPLATE)并提供板式换热器维护服务（PHEMAINTENANCE）的专业换热器厂家。
ARD艾瑞德拥有卓越的设计和生产技术以及全面的换热器专业知识，一直以来ARD致力于为全球50多个国家和地区的石油、化工、工业、食品饮料、电力、冶金、造船业、暖通空调等行业的客户提供高品质的板式换热器，良好地运行于各行业，ARD已发展成为可拆式板式换热器领域卓越的厂家。
ARD艾瑞德同时也是板式换热器配件（换热器板片和换热器密封垫）领域专业的供应商和维护商。
能够提供世界知名品牌（包括：阿法拉伐/AlfaLaval、斯必克/SPX、安培威/APV、基伊埃/GEA、传特/TRANTER、舒瑞普/SWEP、桑德斯/SONDEX、艾普尔.斯密特/API.Schmidt、风凯/FUNKE、萨莫威孚/Thermowave、维卡勃Vicarb、东和恩泰/DONGHWA、艾克森ACCESSEN、MULLER、FISCHER、REHEAT等）的所有型号将近2000种的板式换热器板片和垫片，ARD艾瑞德实现了与各品牌板式换热器配件的完全替代。
太阳能光热集热器的效率提升研究
太阳能光热集热器的效率提升研究太阳能作为一种清洁、可再生的能源，受到越来越多的关注。
而太阳能光热集热器作为太阳能利用的一种方式，具有高效率、低排放等优势。
然而，如何提升太阳能光热集热器的效率一直是研究者们的关注焦点。
本文将探讨几种提升太阳能光热集热器效率的方法。
首先，选择合适的材料是提升太阳能光热集热器效率的关键。
对于光热转换器上的吸热涂层而言，选择具有高吸收率和低辐射率的材料至关重要。
高吸收率能使光热集热器更好地吸收太阳能，并将其转换为热能。
而低辐射率则可以减少过热过程中的能量损失。
因此，研发高性能的吸热涂层材料对于提高太阳能光热集热器效率至关重要。
其次，优化光热集热器的结构设计也是提高效率的关键。
太阳能光热集热器的结构复杂多样，包括平板式、聚光式和槽式等。
而不同结构的光热集热器在不同条件下有着各自的适用范围和优势。
例如，槽式光热集热器可以实现对太阳能的聚光，提高能量利用效率。
因此，在选择光热集热器结构时，需要根据实际使用环境和需求进行优化设计，以达到最佳的能量利用效果。
此外，有效的热储存和热传输也对于提升太阳能光热集热器效率至关重要。
太阳能光热集热器一般会将太阳能转化为热能，而这些热能需要妥善处理和应用。
在热储存方面，选择合适的储热材料和设计合理的储热系统是必要的。
热传输方面，采用高效的传热管道和导热介质可以提高热能的传输效率，确保充分利用太阳能的热能。
另外，智能控制系统也可以帮助提升太阳能光热集热器的效率。
通过智能控制系统，可以根据天气状况、太阳能辐射强度和用户需求等因素，对光热集热器的工作状态进行精确调控。
例如，在晴天时可以加大吸热涂层的工作面积，以增加太阳能的吸收和转化；而在阴天或夜晚，可以减小吸热涂层的工作面积，避免能量损失。
智能控制系统的应用可以实现太阳能光热集热器的自主运行，并根据实际需求灵活调节，进一步提高能量利用效率。
最后，持续的研究和创新是推动太阳能光热集热器效率提升的基础。
高效平板集热器的长时间稳定性研究
高效平板集热器的长时间稳定性研究摘要：太阳能是一种清洁、可再生的能源，被广泛应用于热水供应、采暖和电力发电等领域。
平板集热器是太阳能利用的重要装置之一，其性能稳定性对于实际应用至关重要。
本文将重点研究高效平板集热器的长时间稳定性，并探讨影响其稳定性的关键因素。
1. 引言太阳能作为一种无污染的、可再生的能源，对于减少环境污染和缓解能源危机具有重要意义。
太阳能热利用是其中一种应用广泛的形式。
平板集热器作为太阳能热利用的主要设备之一，其热效率和长时间稳定性是评估其性能的重要指标。
然而，由于外界环境的复杂性和技术本身的不完善，平板集热器在长时间运行过程中可能会出现性能退化、老化等问题，因此需要进行长时间稳定性研究。
2. 长时间稳定性的定义和评估方法2.1 长时间稳定性的定义长时间稳定性指的是平板集热器在连续运行过程中，其热效率和热输出能力的稳定性能。
一个稳定性良好的平板集热器应该在长期运行中能够保持较高的热效率和热输出能力。
2.2 长时间稳定性的评估方法评估平板集热器的长时间稳定性通常采用实验方法和数值模拟方法相结合的方式。
实验方法主要是通过长时间的实地试验，对平板集热器的性能进行监测和记录。
常用的监测指标包括热效率、热输出能力、热损失等。
数值模拟方法主要是基于数学模型，通过预先设定的工况对平板集热器进行仿真分析，从而推测其长时间稳定性。
3. 影响高效平板集热器长时间稳定性的因素3.1 材料的选择和表面处理高效平板集热器的选材是影响其长时间稳定性的重要因素之一。
一些常见的材料如铜、铝、不锈钢等，具有良好的导热性能和抗腐蚀性能，适合作为集热板材料。
此外，还可以通过表面处理提高材料的吸热能力和耐久性，如选择具有较高吸收率和较低反射率的涂层材料。
3.2 流体介质的优化在平板集热器中，流体介质的选择和优化也非常重要。
流体介质不仅要具有较高的传热性能，还需具备良好的相变特性和抗冻性能。
普遍使用的流体介质有水、乙二醇和水混合剂等。
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璃 真空管技术的发展和普及 ． 间歇式直流磁控溅射铝 氮铝是涂层生产
７ ９
２１年第 ２ 期 ０１ ７
科 技 目向 导
◇高教论述◇
１ ． 横 比优 化 ． ２纵 ４ 的隔热层形状 ， 使其可 以达到与矿物棉相 当的保温隔热效果 ． 用料却 文 献 应 用 几 何 光 学 基 本 原 理 建 立 平 板 型 集 热 器 件 平 均 有 效 吸 更 少 。 这将 使集 热 器 的 安 装更 为 容易 ： 活 、 含 纤 维 ． 于 切割 成 所 ］ 灵 不 易 热面积系数的数学模型 。 利用此模型对 年均有效面积系数随集热器件 需 形 状 。文 献 ㈤ 荐 的 酚 醛 泡 沫具 有 保 温 性 能好 、 用 的温 度 范 围广 、 推 使 纵横 比、 板间距、 倾角 、 纬度的变化进行 了详细分析。 其结论 为： 年均有 环 保 、 量 轻 、 燃 、 腐 蚀 抗 老 化 、 艺性 好 、 水 抗 湿 的 优 点 ． 可 重 不 抗 工 防 也 效面积系数随板间距 的增大而减小 ． 纵横 比越大越明显 ： 倾角小于 １￣ 作为隔热层材料的较好 选择 ５
由表可知磁控溅 射方法具有相对优势。目前 ， 国际上发达 国家 ， 尤 其 是 欧 洲 ． 择 性 吸 收 涂 层 的 生 产 主要 有 两 个 特 点 ， 一 是 采 用 真 空 选 其
镀 膜 技 术 ． 二 是 采 用 卷 绕 式 连 续 镀 膜 方 式 。十 多年 来 国 内 由于 全 玻 其
１ ．空 气 夹 层 间距 优 化 ．１ ４ 透 明 隔板 与 吸热 板 之 间存 在 一 定 间距 ． 大小 对 于 顶 部 热 损 失 有 其
重 要 影 响 ． 择 最 优 间 距 可 以使 顶 部 热 损 失 降 低 。文 献 通 过 对 平 板 选 型太阳能集热器 中的 自然对流 现象进行理论 分析 ， 出了水平 、 提 倾斜 及垂直 三种放 置方式 的太 阳能集热器空气夹层最 佳问距 的确定问题 ． 给 出表 格 如 下
热器真空 管表 面的由 ＳＯ 、 ｉ 折射率可调的 ＴＯ 组成 的三层减反膜 的反 ｉ 射 损耗， 出了最优化 的膜层组合 。 ＳＯ一 ｉ２ＴＯ 三层减反膜结构 得 此 ｉ ＴＯ－ ｉ 在 ４ ０ ７ ０ ｍ 的 波 段 范 围 内，可 见 光 的透 过 率 可 以 达 到 ９ ．％以 上 。 ０ ～０ｎ ９５ 此结构减反膜 以同种材质 制备多层不同折射率薄膜， 各膜之间无膜 则 问应力和工艺 匹配 的限制， 为低成本地制备太 阳能集热 器多层减反膜 提 供了可能。 １ ． 置 内部 透 明 隔层 ２放 在平 板型集热器 中放置内部透 明隔层 ．是提高集热器效率的一种 简单 、 有效的方法 ． 但是它不能在任何条件下都能达到这一 目的。 文献 对此问题进行一定的理论分析和研究 ． 得出放置 内部透明隔膜 ． 提高集 热 器效 率 的必 要 条件 结 果 显 示 ． 须 选择 透 明度 高 、 射 率低 、 且 轻 必 发 薄 的材料傲 内部隔层． 同时必须做一定的计算验证 。当条件满足时 ． 层 夹 内部对 流换热运动 受到 了抑制 ．同时由于减小 了两 相邻盖板 间的温 故使辐 射热损失也有 所降低 ． 而使总的热损失 比单层集热器 要 从 集 热器在使用 中暴露 了不少问题 。如炸管 、 裂 、 内结垢 和沉积泥 差 ． 冻 管 小 另外 ． 在平板集热器透明盖层与吸热板间的夹层 中放置绝热 透明 沙、 密封胶 圈漏水 、 冬眠 、 大工程不能承压运行等使人 们重新审视平 板 也是提高集热器效 率的一 种简 型集热器 ． 为其发展带来 了新 的机遇 。然 而平板 式集 热器的热效率还 蜂窝结构来抑制夹层 内空气 自然对流， 有效的方法 。蜂窝结构材料是一种形状与蜜蜂 的巢穴极其相 似的 受到技术经济等各方面 的限制 ． 有待进一步提高 。 选择更合适 的材 料 ， 单 、 无需 抵抗 外界 改进制造 工艺 以提高其热效率将在其 以后 的发展 中 占 有决定性地位 。 复合材料 蜂窝状透明绝热材料不需要很高的真空度 ． 大气 的压力 ． 不考虑气体 泄漏 问题 ， 蜂窝材质轻 ． 可以作为填充 材料 ， １方 法 介 绍 ． 填 充 于 集 热 装 置 的 透 明盖 板 之 下 由 于蜂 窝 状 透 明 绝 热 材 料 对 太 阳 辐 太 阳 能平 板 集 热 器 件 的散 热 损 失 包 括 顶 部 散 热 损 失 、 部 散 热 损 底 射是透 明的 ． 而对 红外辐射是不 透明的 ， 而蜂窝 夹层对吸热板 和盖板 失、 和侧面散热损 失三部分 ． 中顶部散热损 为主要 部分 。 其 为提高其热 间 的对 流 和 辐 射 热 损 均 起 到 了抑 制 作 用 ． 此 ． 热 透 明蜂 窝有 “ 二 因 绝 热 效率 ． 减少 热损 失 ． 目前 常见 的方 案 有 涂 选 择 性 吸 收 涂 层 、 置 内部 透 放 极管 ” 的作用一既能透太 阳光辐射 ． 又具有优异 的隔热功 能． 因而可以 明隔层 、 改进透 明隔板 、 优化结构尺寸 和合理选择材料等 。 下面就几 个 显 著 提 高集 热 器 的效 率 。并 且 在 实 现 大 规 模 工 业 化 生 产 的条 件 下 ， 可 方面进 行简单介 绍。 实 现 价 廉 ． 以组 装 成 集 热 器 模 块 应 用 于 许 多 方 面 可 １１ 择 性 吸 收涂 层 ．选 １ ． 进 透 明 隔 板 ３改 选择性 吸收涂层指覆 盖在 吸热板 上的深色涂层 。 其原理为利用涂 此方法 主要针对我 国情况而讲 ． 和我 国的平板 型太阳能集热器相 层 的光学特性 与波长有关 的特点保证在尽 可能多地 吸收太 阳辐射 的 比国外的平板 型集热器透 明盖 板采用 高透过率 （０ 的钢化平 板玻 ９ ％） 同时 ． 尽量减少吸热板本身 的热 负荷损失 太阳辐射能量 主要 集中在 璃 ． 国则采用低透过率 （０ 的平板玻璃 平板玻璃 中含有较多的 我 ８ ％） 波长为（．—２１ Ｏ３ ． ｍ的可见光谱范围内。 ） 吸热板的温度在 ４ ０ Ｉ０ Ｋ， ０一Ｏ０ 即含铁量 高 ， 造成玻璃 的太 阳透射 比不 高。国内 ３ ｎ ｒ 厚的平 ｍ 其辐射能量集中在红外区。为了减少 辐射 热损失 ， 要求 吸收薄膜在红 氧化铁 ． 板玻璃 的太阳投射 比一般都 在 ０８ ． ３以下， 的甚至低 于 ０７ （ 有 ． 国家标 ６ 外 区有尽 可能低的发射率 ．否则吸收 的短 波能量又 以长波形式 辐射 准 为 ０７ ） 因此 因此我 国太 阳能行业有必要在条件 成熟 时联合玻璃 ．８ 掉 因此 ． 选择性吸收薄膜的光谱选择 性就是对可见光 区有较 高的吸 行 业 专 门生 产 适 用 于太 阳能 集 热 器 的钢 化 平 板 玻 璃 。 另 外 ． 究 改 善 研 收率 ｎ， 对红外 光区有较低 的发射率 ｅ 选择性吸收涂层可有多种方法 。 透 明 隔 板 性 能 的 其 他 方 法 也 可 提 高集 热 效 率 ． 献 ＿ 实 验 基 础 上 ． 文 ４ 在 制 备 ． 喷 涂 方 法 、 学 方法 、 化 学方 法 、 空 蒸 发 方 法 、 控 溅 射 方 有 化 电 真 磁 通 Ｉ １充 １ 法等 几种方法制备的选择性吸收涂层绝大多数的太阳吸收 比可达到 综 合 各 种 因素 ， 过 对 比实 验 方 法 比较 了 中空 玻 璃 （Ｇ 、 氩 气 中 空 玻 璃 （ＤＧ 、 ｗ － 中 空 玻 璃 （Ｄ ） 和 Ｌ ｗ Ｅ充 氩 气 中 空 玻 璃 Ａ ） ＿Ｅ ＬＧ ｏ～ ０９ ．０以上 ． 但它们所 达到的发射率范 围却有较 大区别 。文献 … 各种 对 （ Ｄ １ Ｌ Ｇ作为盖板对太 阳能集热参数和效率的影 响 ， Ａ 并研究了上述 ４ 种 方法及材料制备的涂层的发射 率进 行了对比 ， 给出表 格如下 盖板 对太阳辐射 的透射率和保温性能 的不 同影 响。得 出结论 ． 中空 在 玻璃 中冲氩气 和加 ｗ —Ｅ都可以有效提高集热器得及热性 能 １ ． 化 尺 寸 结 构 ４优 大于 ５ ２ ＭＪ 、 日照时数在 ２ ０ ｈ以上 。 ００ ／ 年 ｍｚ ２０ 太阳能的开发利用具有 巨 大的潜力 太阳能热水 器是 目 太阳能利用中技术最成熟 、 用最广 前 使 泛、 实际经济效 益最 好的一种 太阳能集热器是太 阳能热水器 的核心 部件 ．设计制 造高效 的集热 器对太 阳能热水器 的应用具有决 定性意 义 太 阳能集热器 主要有平板型 和真空管型两大类 。平板型太 阳能热 水器的平均 日效 率约在 ４ ％～ ８ ８ ５ ％之间；全玻璃 真空管太 阳能 热水器 的平均 日效率约在 ４ ％一 ５ ５ ５ ％之 间。平板型太 阳能热水 器的热效率 比 全玻璃真空管太 阳能热水器高约 ５ ％。因此 ， 国外 ９ ％以上太 阳能热水 ０ 系统 都 采 用 平 板 型 太 阳 能 集 热 器 。 空 管 太 阳能 热 水 器 主要 分 布 在 中 真 国． 据统计， 中国真空管太阳能热水器的使用总量 占世 界真空管太 阳能 热水器使用总量 的 ９ ％。在商业运作 方面 ， ７ 全玻璃真 空管热水器被生 产厂及商家宣传为热性能远高于平板太阳能热水器 ， 其主要理 由是 真 空绝热 ． 这一宣传极易为我 国大众接受 。近年来直插 式全玻璃管真 空
◇高教论述◇
科 技 目向导
２ １ 年第 ２ 期 ０１ ７
提高平板型 集热 器热效率的方法探究
刘 志 赵 德 龙 ｆ 国矿业大学机电工程学院 江苏 徐州 中
２ １ ６ ２ １ ） １
【 摘 要】 太阳能的利 用是新 能源和 可再 生能源利 用的重要 内容 。 目前国 内多用真空管集热器， 平板 型集热器作为一种 良好的光热转换装 置． 具有较 大的发展 空间。然 而平板 式集热 器的热效率还 有待进 一步提 高。本文主要 对几种提 高平板型集热器热效率的方法进行 了探 究。
或大于 ７ 。 ５对集 热器件平均有效面积系数都是不利的 鉴于对流热损 ２结 语 ． 失较小的合理板 间距为 ４ ６ｃ ～ ｍ推荐合理纵横 比≤２ｌ ／ 太 阳能光热转换是 目前世界范围内太阳能利用 的一种最普及 、 最 １ ． 隔热层厚度优化 ．３ ４ 主要的形式 。我国已成为世界上生产太 阳能热水器最多的 国家 ．同时 隔 热 层 厚 度 应 当 根 据 选 用 的材 料 种 类 、 热 器 的 工 作 温 度 、 用 也拥 有 世 界 上 最 大 的太 阳能 热 水 器 市 场 。可 以预 见 ． 阳能 热 水 器 将 集 使 太 地区的气候条件等因素来确定 。应 当遵循这 一原则 ： 材料 的导热 系数 是不可取代的太阳能利用形式 。在全国提倡节能减排 、 高效利用的背 越大 、 集热器 的工作温度越高 、 使用地区的气 温越低 ， 隔热层 的厚度就 景 下 ． 国平 板 太 阳 能 热水 器 的 发 展 已 显 现 新 的商 机 ． 能 借 鉴 国外 我 如 要越大。 一般来说 ． 底部隔热层 的厚度选用 ３ — ０ ｍ， ０ ５ ｒ 侧面隔热层 的厚 成功经验 ， ａ 发挥 自己的优势 。 扬长避短， 一定能发展起来。要实现平 板 度与之大致相等 平太 阳能集热器的推广 ． 同时达到高效利用太阳能的 目的． 阳能行 太 １ ． ５选择合理的材料 业应继 续努力提高平板型太阳 能集热器的热 效率。 ● １． ． １吸热板材料选择 ５ 传统平板太 阳能的集热板基本上使用铜材 ． 目前国外使用 铝材逐 【 参考文献】 渐增多。我们 知道 ， 管板式集 热器 的铜管是用超声波焊接在铜翅 片的 ［］ １罗运俊， 年， 何梓 王长贵． 太阳能利用技术［ ． ： Ｍ】 北京 化学工业出版社 ，０ ５ ２０ ． 吸热板 上 ． 热量通过吸热板 与铜管 的焊缝传人管内液体 由于接触 面 ｆ］ ２ 刘守彬， 田汉 民． 折射率 可调 Ｓ ２ ＴＯ ｉ 一 ｉ２太阳能集热器减反 膜设计 的数值分 Ｏ 积有限 ， 热效率并不很高。德国 Ｓｈ ｃ ｎｅｎ ｔ ｎ］ 司把铜管做成 析 ［］ 技创 新 导 报 ，０１ （１：１ — ２ ． ｃｕｏＩｔｒａｉ ａ 公 ｏ Ｊ． 科 ２ ０， ） ９ ２０ ３ ２ 扁平状 ． 然后焊接在铝的吸热板上 ． 增大 了接触 面积 ． 不仅提高 了热效 ［ ］ ３ 曹惠玲 ， 俞颐秦， 加内部透 明隔膜提高平板型太阳能集 热器效率 的条件 『］ Ｊ新 率． 而且降低 了成本。还有一种全部使用铝材的吸热板是将两块铝板 能 源 ，９ ７，９７： － ． １９ １（） ５ ８ 通过热合技术融在一起 ． 也提高了热效率 。２ ０ ０ ９年年底国内就有公司 ［ ］ ４ 汪艳伟 ， 郑茂余 ， 赵立前 ， 张洪 敏 高效平板 太阳能集热 器盖板的热工性能 实 验研究 ［］ Ｊ． 节能， ０ ， ） ４ １． ２ ７ ５： — ７ ０ （ １ 采用了这种全铝吸热板 ． 出一种“ 推 整体密封成型集热器” 。 ［］ ５张彦峰 ， 俞颐秦． 平板型太 阳能集热器空气夹层最佳间距 的确定 ［］ Ｊ＿ 河北工学 １． ．２隔热层材料选择 ５ ９ ２２ （）１ ０１ ０ ． 根据 国家标准 Ｂ ／ ２ — ９ ７ Ｃ Ｆ ４ ４ １９ 规定 ． ６ 隔热层材 料的导热系数应 院 学 报 １ ９ ． １２ ： —１ ９