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技术常识

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什么是太阳能空气集热器

2种太阳能空气集热器详细图解

非渗透型空气集热器



非渗透型空气集热器,有时亦称“无孔吸热板型空气集热器“。是指在空气集热器中,空气流不能穿过吸热板,而是在吸热板的正面和(或者)背面流动,并与经过太阳能加热后的吸热板进行热交换。

非渗透型空气集热器根据空气流动的情况,又可分为三种形式:

1、空气只在吸热板的正面流动;

2、空气在吸热板的正、背两面流动;

3、空气只在吸热板的行面流动。常见的设计是让空气在吸热板的背面流动、

图1-27示出了非渗透型空气集热器的各种结构设计。

图1-27

对于空气在吸热板背而流动的形式,又有不同的结构形式:无翅片、有翅片、V形波纹板和其他形状波纹板等。

A、 背面有翅片。吸热板背面上加上翅片,可以改善空气流与吸热板的传热状况,但同时也会引起额外的压力降。因此,采用翅片的数目和高度存在某个最佳点,超过这个最佳点,就不能改善空气集热器的热性能,因为所需风机的功率也将增加。

B、 V形波纹板。增加空气流有效传热面积和吸热板有效吸收比的另一种方法,是采用V形波纹吸热板。如果V形接收角保持在60度以内,例如55度,则大部分太阳辐射能在经过V形波纹板两侧多次反射后被吸收。

总之,非渗透型空气集热器的优点是结构简单,成本低廉。它的缺点是空气流和吸热板之间的热交换不能充分进行,因而集热效率难以有很大的改进另外,为了减少吸热板的辆射热损失。需要采用选择性吸收涂层,但这会增加空气集热器的成本。

渗透型空气集热器

针对上述非渗透型空气集热器的缺点,早就有人提出了渗透型空气集热器,有时亦称“多孔吸热板型空气集热器”。

渗透型空气集热器又可分为金属丝网式、狭缝/多孔金属网板式、重叠玻璃板式、碎玻璃多孔床式、蜂窝结构式等形式,其大体结构如图1-28所示

图1-28

A、 金属网板式,大多数渗透型空气集热器都采用多层重叠的金属丝网,如图1-28所示。太阳辐射能首先被金属丝网吸收并转换为热能,使金属丝网的温度升高,然后通过对流加热穿过金属丝网的空气,此外,还可采用发泡蜂窝结构、攻瑰管结构等。

B、 狭缝/多孔金属网板式。狭缝/多孔金属网板式空气集热器,如图1-28所示,其加热过程与金属丝网结构基本相同。狭缝/多孔金属网板式与金属丝网式相比,性能基本相同,但在降低集热器成本上有更大的潜力。

C、 重叠玻璃板式。空气集热器中也可采用多层重叠的玻璃板,如图1-28所示。在这种结构中,尽管整个空气流动是沿着吸热玻璃板而不是穿过网板。但是多层玻璃平板和空气流的温度都沿着集热器的长度方向以及从顶部到底部逐渐增加,从而在大幅度降低吸热板的热损失的同时,也使空气集热器的压力降保持很小、因而这也可以看作是渗透型空气集热器的一种。

D、碎玻璃多孔床式。空气集热器中还有一种用碎玻璃吸收太阳辐射和加热空气的独特概念,如图1-28所示。将打碎的玻璃瓶分层敷设为多孔床,底部为黑玻璃,顶部为透明玻璃,太阳辐射穿过破碎的透明玻璃,被控晬的玻璃吸收并转换为热能,使透明玻璃的温度升高,然后通过对流加热穿过透明玻璃的空气。

E、 蜂窝结构式。用玻璃或塑料制作成蜂窝结构,可以用来抑制非渗透型空气集热器吸热板与玻璃盖板之间的对流传热,从而降低来自后而吸热板向上的热损失。在这种空气集热器中,空气可以穿过蜂窝结构,因而属于渗透型空气集热器。蜂窝结构式空气集热器可以有多种不同的设计,如图1-29所示。按使用材料分,有透明的和不透明的蜂窝结构按蜂窝形状分:有方形、六角形、管形、矩形等,另外,还有蝉窝结构与多孔网板结合的。

图1-29

综上所述,渗透型空气集热器在以下两个方面,克服了非渗透型空气集热器的缺点。

A、 更有效地传热。太阳辐射可更深地穿透到多孔吸热板之中,提高了吸热板的太阳吸收比的同时,冷空气流从多孔吸热板表面进入,首先,被较低温度的上层加热,无效小孔增加了吸热板和空气流之间的接触而积,因而可以进行更为有效的传热。当然,多孔吸热板的孔隙形状、大小和厚度存在一定的最佳数值,因此进行恰当的选择十分重要。

B、 减小压力降。初看起来,似乎由于多孔吸热板阻碍了空气流动,使这种渗透型空气集热器的压力损失增大,但实际上它要比背面流动的非渗透型空气集热器的压力降小、这是因为前者母单位横俄而上流通的空气量要比后者低得多。实验表明,从空气集热器的压力降的观点来讲,即使采用发泡蜂窝结构,也是有利的。


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