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金亨科普|平板集热器的热效率
时间:2019-04-04 来源:德州金亨新能源
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平板集热器的热效率
 
       集热器的效率是衡量集热器性能的一个重要参量,定义为集热器获得的有用能量与投射到集热器采光面上的太阳辐射能量之比。由于ー天之中投射到集热器采光面上的太阳辐射能不断随时间变化,因此集热器的热效率又分为瞬时效率和平均效率。

瞬时效率

       瞬时效率是指某一时刘集热器所能够提供的有用能量与当时投射到集热器采光面上的太阳射总量之比值、它反映了集热器在一天之中某一时刻的瞬时运行特性、以下列出以不同温度作为计算热损失基准的瞬时效率方程。

(1)以集热板温度为计算热损失基准的瞬时效率方程。


ηiQu/AcGTτa)e-Ul(Tpm-Ta)/GT
 
       式中,GT为太阳辐照度,W/m2

(2)以介质平均温度为计算热损失基准的瞬时效率方程

ηi=F/[(τa)e Ul(Tf,mTa/GT]
 
       做为近似,流体平均温度可以用流体进出口平均温度代替。

(3)以介质平均温度为计算热损失基准的瞬时效率方程

ηi=FR[τa)e-Ul(Tfi-Ta)/GT]
 
(4)以介质进口温度为计算热损失基准的瞬时效率方程
QumCp(Tf,cTf,i
ηimCp(Tf,cTf,iAcGT 

 
       以上几种效率方程均可以在直角坐标系中以图形表示,得到的曲线称为集热器效率曲线,在直角坐标系中,纵坐标表示集热器效率ηi,横坐标表示归一化温差,它是集热器工作温度(集热板温度,流体平均温度,流体进口温度)和环境温度的差值与太阳辐照度之比.所以,集热器效率曲线实际上就是集热器效率与归一化温差的关系曲线,若假定Ul为常数,则集热器效率曲线为一条直线,如图3-23所示




       从图3-23可以看出,效率曲线具有如下规律:

①集热器效率不是常数而是变数

       集热器效率与集热器工作温度、环境温度和太阳辐照度都有关系,集热器工作温度越低或者环境温度越高,集热器效率越高;反之,集热器工作温度越高或者环境温度越低,则集热器效率越低.因此,同一台集热器在夏天具有较高的效率,而在冬天具有较低的效率。

②效率曲线在纵轴上的截距值表示集热器可获得的最大效率

       当归一化温差为零时,由于集热器的散热损失为零,集热器的效率达到最大,因此称为零损失集热器效率,用η0表示。此时,效率曲线与纵轴相交,就代表效率曲线在纵轴上的截距值.在图3-23(a),(b),(c)中,η0值分别为(τa)e,F/(τa)e,FR(τa)e,由于FR<F'<1,故(τa)e>F/(τa)e>FR(τa)e

③效率曲线的斜率值表示集热器总热损系数的大小

       效率曲线的斜率值跟集热器总热损系数是直接有关的.斜率值越大,也即效率曲线越陡峭,则集热器总热损系数就越大;反之,斜率值越小,也即效率曲线越平坦,则集热器总热损系数就越小.在图3-23中,3个效率曲线的斜率值分别为Ul,F/Ul,FRUl,同样由于FR<F/<1,故Ul>F/Ul>FRUl.

④效率曲线在横轴上的交点值表示集热器可达到的最高温度

       当集热器的散热损失达到最大时,集热器的有用能量收益为零,即集热器效率为零,此时集热器达到最高温度,也称为滞止温度或闷晒温度,即η=0,则有

(Tpm-Ta)/GT=(τa)e/ Ul
Tpm=Tf,m=Tfi=(τa)e/ Ul GT+Ta

 
       这说明,此时的集热板温度、流体平均温度、流体进口温度都相同。在图3-23中,3条效率曲线在横轴上有相同的交点值。还可以看出,(τa)eUl是影响平板集热器特性的最基本参量,如(τa)e值大,Ul值小,则平板集热器的运行温度高,集热器的热性能就高。



 
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