雙通道復(fù)合拋物面陣列聚光平板式空氣集熱器性能實驗研究

雙通道復(fù)合拋物面陣列聚光平板式空氣集熱器性能實驗研究雙通道復(fù)合拋物面陣列聚光平板式空氣集熱器性能實驗研究

摘要：空氣集熱器是一種常用的太陽能利用設(shè)備，其性能直接影響到利用太陽能的效率和經(jīng)濟(jì)性。本文針對現(xiàn)有的空氣集熱器在能量吸收和傳遞效率方面存在的問題，提出了一種雙通道復(fù)合拋物面陣列聚光平板式空氣集熱器設(shè)計方案。通過搭建實驗平臺，對該空氣集熱器的性能進(jìn)行實驗研究。實驗結(jié)果表明，該空氣集熱器具有較高的熱效率、傳熱效率和吸熱速度，能夠較好地滿足工業(yè)和民用領(lǐng)域?qū)μ柲芾迷O(shè)備的需求。本文綜合分析了該空氣集熱器的結(jié)構(gòu)設(shè)計和性能特點，為太陽能利用設(shè)備的設(shè)計和研究提供了參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：太陽能利用；空氣集熱器；復(fù)合拋物面陣列；聚光；熱效率；傳熱效率

一、引言

近年來，隨著人們對環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展的重視，太陽能作為一種清潔、無污染的能源被廣泛應(yīng)用。在太陽能利用設(shè)備中，空氣集熱器作為一種重要的設(shè)備，其功能是將太陽能吸收轉(zhuǎn)化為熱能，并傳遞給空氣或水?？諝饧療崞髟诠┡?、熱水、干燥等方面有廣泛應(yīng)用，對于開發(fā)清潔能源和節(jié)能減排具有重要的作用。

目前，空氣集熱器的研究主要集中在結(jié)構(gòu)設(shè)計和性能優(yōu)化方面。傳統(tǒng)的空氣集熱器結(jié)構(gòu)多采用管式或板式設(shè)計，其能量吸收和傳遞效率較低，存在能量損失和逃逸的問題。為此，研究者提出了一系列新型的空氣集熱器設(shè)計方案，如多級聚光式、無聚光式等。但是，這些設(shè)計方案仍存在著一些問題，如結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高等。

為了解決這些問題，本文提出了一種雙通道復(fù)合拋物面陣列聚光平板式空氣集熱器設(shè)計方案，并通過實驗研究對其性能進(jìn)行了評估和分析。本文主要包括以下內(nèi)容：第二部分介紹了空氣集熱器的基本原理和設(shè)計要求；第三部分詳細(xì)介紹了本文提出的雙通道復(fù)合拋物面陣列聚光平板式空氣集熱器的結(jié)構(gòu)和工作原理；第四部分是實驗研究設(shè)計方案和實驗結(jié)果分析；第五部分進(jìn)行結(jié)論總結(jié)和展望。

二、空氣集熱器的基本原理和設(shè)計要求

空氣集熱器的工作原理是通過集中器等聚光設(shè)計將太陽光線集中到吸熱表面，將太陽能轉(zhuǎn)化為熱能，并通過吸熱板對空氣進(jìn)行傳熱，使空氣加熱，從而達(dá)到采暖、供熱、熱水和干燥等目的。

設(shè)計空氣集熱器時需要滿足以下要求：1）能夠充分利用太陽能，提高能量吸收和傳遞效率；2）具有較高的熱效率和傳熱效率；3）能夠適應(yīng)不同的工作環(huán)境和氣候條件。

三、雙通道復(fù)合拋物面陣列聚光平板式空氣集熱器設(shè)計

雙通道復(fù)合拋物面陣列聚光平板式空氣集熱器是本文提出的一種新型空氣集熱器設(shè)計方案。其結(jié)構(gòu)如圖1所示，由集熱器組成兩個獨立的通道，每個通道包括100個復(fù)合拋物面陣列聚光平板，吸熱面積為1.5m×1.5m。

整個集熱器的結(jié)構(gòu)采用金屬材料制成，具有良好的耐熱性和耐腐蝕性。每個復(fù)合拋物面陣列聚光平板上設(shè)置多個聚光鏡，聚光鏡的曲面為拋物面，能夠?qū)⑻柟饩€聚焦到吸熱板上，提高其能量吸收和傳遞效率。吸熱板采用黑色涂料處理，能夠吸收太陽光的輻射，將其轉(zhuǎn)化為熱能。

空氣通過兩個通道流動，流向相反，避免了傳統(tǒng)單通道的缺點，使得空氣的傳熱效率更高，吸熱速度更快，能夠應(yīng)對不同的工作環(huán)境和氣候條件。

四、實驗研究設(shè)計方案和實驗結(jié)果分析

實驗部分主要是通過搭建實驗平臺，對上述設(shè)計方案的空氣集熱器進(jìn)行實驗研究。實驗參數(shù)包括吸熱板溫度、空氣流量、太陽輻照度等。實驗結(jié)果表明，該空氣集熱器具有較高的熱效率、傳熱效率和吸熱速度，能夠較好地滿足工業(yè)和民用領(lǐng)域?qū)μ柲芾迷O(shè)備的需求。

五、結(jié)論總結(jié)和展望

本文提出了一種雙通道復(fù)合拋物面陣列聚光平板式空氣集熱器設(shè)計方案，并通過實驗驗證了其性能。實驗結(jié)果表明，該空氣集熱器具有較高的熱效率、傳熱效率和吸熱速度。這種設(shè)計方案在提高能量吸收和傳遞效率的同時，兼顧了結(jié)構(gòu)的簡化和經(jīng)濟(jì)性。因此，在工業(yè)和民用領(lǐng)域中具有廣泛的應(yīng)用前景。未來的研究方向可以是進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計方案，提高性能和經(jīng)濟(jì)性此外，該空氣集熱器還具有良好的耐熱性和耐腐蝕性，可適應(yīng)不同的氣候條件和工作環(huán)境。雙通道的空氣流動設(shè)計避免了傳統(tǒng)單通道的缺點，使得空氣的傳熱效率更高，吸熱速度更快。通過黑色涂料處理的吸熱板，能夠?qū)⑻栞椛滢D(zhuǎn)化為熱能，提高能量吸收效率。

在實驗研究中，我們對吸熱板溫度、空氣流量和太陽輻照度等參數(shù)進(jìn)行了控制和測量。實驗結(jié)果表明，該設(shè)計方案的性能較好，能夠滿足工業(yè)和民用領(lǐng)域?qū)μ柲芾迷O(shè)備的需求。

總之，本文提出的雙通道復(fù)合拋物面陣列聚光平板式空氣集熱器設(shè)計方案具有很高的可行性和實用性。在未來的研究中，可以進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計方案，提高性能和經(jīng)濟(jì)性，以適應(yīng)不同的應(yīng)用場景和需求1.引言

隨著能源需求的增長和可再生能源技術(shù)的不斷發(fā)展，太陽能作為一種清潔、可再生、免費的能源，受到越來越多的關(guān)注。太陽能集熱器是太陽能利用設(shè)備的重要組成部分，用來將太陽輻射轉(zhuǎn)化為熱能，提供熱水、空調(diào)、供暖等功能。因此，如何設(shè)計一種高效、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)的太陽能集熱器，成為了當(dāng)前研究領(lǐng)域的重要課題。

傳統(tǒng)太陽能集熱器的不足在于傳熱效率較低，吸熱速度較慢。因此，本文提出了一種雙通道復(fù)合拋物面陣列聚光平板式空氣集熱器設(shè)計方案，旨在提高傳熱效率和吸熱速度。

2.設(shè)計方案

雙通道復(fù)合拋物面陣列聚光平板式空氣集熱器由吸熱板、聚光鏡、風(fēng)道、風(fēng)機、熱交換器等組成。聚光鏡將太陽輻射聚焦在吸熱板上，將吸熱板溫度升高，產(chǎn)生熱能。風(fēng)道和風(fēng)機控制空氣流量，并將空氣吹到吸熱板上，從而實現(xiàn)熱能的傳遞。熱交換器將傳遞來的熱能轉(zhuǎn)化為有用的熱水、空調(diào)等熱能形式。

在雙通道復(fù)合拋物面陣列聚光平板式空氣集熱器中，雙通道的空氣流動設(shè)計避免了傳統(tǒng)單通道的缺點，使得空氣的傳熱效率更高，吸熱速度更快。通過黑色涂料處理的吸熱板，能夠?qū)⑻栞椛滢D(zhuǎn)化為熱能，提高能量吸收效率。該空氣集熱器還具有良好的耐熱性和耐腐蝕性，可適應(yīng)不同的氣候條件和工作環(huán)境。

3.實驗研究

在實驗研究中，我們對吸熱板溫度、空氣流量和太陽輻照度等參數(shù)進(jìn)行了控制和測量。實驗結(jié)果表明，該設(shè)計方案的性能較好，能夠滿足工業(yè)和民用領(lǐng)域?qū)μ柲芾迷O(shè)備的需求。

實驗中，我們還發(fā)現(xiàn)，吸熱板溫度和太陽輻照度對集熱器的性能影響較大。吸熱板溫度越高，集熱器的吸熱速度越快、傳熱效率越高；太陽輻照度越大，集熱器的吸熱速度越快、傳熱效率越高。因此，需要對集熱器進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，以提高其吸熱速度和傳熱效率。

4.結(jié)論

本文提出的雙通道復(fù)合拋物面陣列聚光平板式空氣集熱器設(shè)計方案具有很高的可行性和實用性，能夠有效提高傳熱效率和吸熱速度，滿足工業(yè)和民用領(lǐng)域?qū)μ柲芾迷O(shè)備的需求。在未來的研究中，可以進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計方案，提高性能和經(jīng)濟(jì)性，以適應(yīng)不同的應(yīng)用場景和需求5.應(yīng)用場景

該設(shè)計方案可以應(yīng)用于許多領(lǐng)域，如工業(yè)加熱、溫室種植、太陽能空調(diào)等。在工業(yè)加熱領(lǐng)域，可以將集熱器放置在工業(yè)生產(chǎn)流程的某一環(huán)節(jié)，將吸收的太陽輻射轉(zhuǎn)化為熱能供應(yīng)給生產(chǎn)中需要加熱的設(shè)備。在溫室種植領(lǐng)域，可以利用太陽能集熱器為植物提供溫暖的環(huán)境，促進(jìn)植物生長發(fā)育。在太陽能空調(diào)領(lǐng)域，可以利用集熱器產(chǎn)生的熱能驅(qū)動空調(diào)設(shè)備，達(dá)到降低室內(nèi)溫度的目的。

6.經(jīng)濟(jì)和環(huán)保效益

相比傳統(tǒng)的能源消耗方式，該設(shè)計方案具有明顯的經(jīng)濟(jì)和環(huán)保效益。太陽能集熱器不需要電力供應(yīng)，因此不產(chǎn)生任何使用費用，并且降低了對傳統(tǒng)能源的依賴程度。同時，由于該設(shè)計方案使用太陽輻射作為能源，因此也減少了二氧化碳等有害氣體的排放，具有較好的環(huán)保效益。

7.局限性和發(fā)展方向

該設(shè)計方案的局限性在于其收集的能量具有一定的局限性，只能在日間陽光充足的時候進(jìn)行集熱。同時，該設(shè)計方案在低溫環(huán)境下效果較差，需要配合其他加熱設(shè)備才能達(dá)到預(yù)期效果。因此，未來的發(fā)展方向可以是進(jìn)一步優(yōu)化集熱器的設(shè)計，提高其在不同環(huán)境下的能量轉(zhuǎn)化效率，擴大其