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金亨科普|平板型集热器的热损失
时间:2019-04-01 来源: 德州金亨新能源
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       平板型集热器的热损失由顶部、底部和侧面热损失组成,即Ql=Qt+Qb+Qe为简化计算,采用热网络图方法导出各部分热损失系数的表达式。

顶部热损失
       平板型集热器的顶部热损失是由于平行平板之间及其与界环境之间的对流和辐射造成的,散热量的大小与风速、环境温度、大气条件、玻璃盖板的辐射特性、集热板的温度和辐射特性、盖板间距等多种因素有关.据传热学基本公式
Qt=UtAc(Tp-Ta)
 
       式中,Ut为以集热板与环境的温差为计算基准时的顶部总热损系数(W/m2・℃);Ac为集热器面积(m2;Tp为集热板的温度(K);Ta为环境空气的温度(K)。


 
       图3-11给出了有两层玻璃盖板的集热器的热网络图。图3-11(a)上标出的所有热阻都是比热阻,图3-11(b)上各个R是两面之间的热阻.Tca代表第N层的玻璃温度。
 
       集热板与第一层(内层)玻璃盖板之间的对流热阻和辐射换热热阻分别为1/hp-cl和1/hrp-cl,和这两个并联热阻等效的是图3-11(b)所示的R3
因此
R3=1/(hp-cl+hr,p-cl

      同样的分析可以得到第二层玻璃(外层)盖板对周围环境的换热热阻为:
R1=1/(hw+hr,c2-a

 
      式中,hw为外层盖板与环境的对流换热系数(W/m2・℃),hw=hc2-a
      据图3-11(b),集热板到环境的热阻为(R1+R2+R3),顶部热损失表示为

qt=(Tp-Ta)/(R1+R2+R3)=Ut(Tp-Ta

Ut=1/(R1+R2+R3
 
底部和侧面热损失
      集热器底部的热损失是由底部保温材料、底部外壳的导热和对外界的对流散热产生的,即图3-11中的R4和R5,由于売体一般是金属材料,所以壳体的导热热阻可以忽略不计,集热器的底部对流散热系数一般取10~25W/(m2・℃),当集热器安装合适、底部保温较好时,可以认为底部热阻主要取决于保温材料的导热热阻。
 
Ub=1/R4+1/R5≈k/l
 
        式中,k为底部保温材料的导热系数,W/(m・℃);L为底部保温层厚度,m。
       侧面热损失也是通过侧面保温层、壳体导热和对外界的对流散热产生的.对于一个设计良好的集热器,其侧面热损失往往很小,例如对于一个30m2的集热器,其侧面热损失仅占总热损失的不到1%,而对于一个采光面积2m2的集热器来说,其侧面热损失也仅及总热损失的不到3%、因此一般可以忽略侧面热损失,或者把侧面热损失折合到底部热损失中,在底部热损失系数的基础上再加乘一个侧面与底面的面积比,或采用式近似估算。
 
Ue=(k/l)e(Ae/Ac

       式中,(k/L)e为侧面保温材料导热系数与厚度之比;(Ae/Ac)为集热器4个侧壁总面积与集热器面积之比,当比值很小时,Ue可忽略。
 
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