技術常識

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什么是太陽能空氣集熱器

2種太陽能空氣集熱器詳細圖解

非滲透型空氣集熱器



非滲透型空氣集熱器,有時亦稱“無孔吸熱板型空氣集熱器“。是指在空氣集熱器中,空氣流不能穿過吸熱板,而是在吸熱板的正面和(或者)背面流動,并與經過太陽能加熱后的吸熱板進行熱交換。

非滲透型空氣集熱器根據空氣流動的情況,又可分為三種形式:

1、空氣只在吸熱板的正面流動;

2、空氣在吸熱板的正、背兩面流動;

3、空氣只在吸熱板的行面流動。常見的設計是讓空氣在吸熱板的背面流動、

圖1-27示出了非滲透型空氣集熱器的各種結構設計。

圖1-27

對于空氣在吸熱板背而流動的形式,又有不同的結構形式:無翅片、有翅片、V形波紋板和其他形狀波紋板等。

A、 背面有翅片。吸熱板背面上加上翅片,可以改善空氣流與吸熱板的傳熱狀況,但同時也會引起額外的壓力降。因此,采用翅片的數目和高度存在某個最佳點,超過這個最佳點,就不能改善空氣集熱器的熱性能,因為所需風機的功率也將增加。

B、 V形波紋板。增加空氣流有效傳熱面積和吸熱板有效吸收比的另一種方法,是采用V形波紋吸熱板。如果V形接收角保持在60度以內,例如55度,則大部分太陽輻射能在經過V形波紋板兩側多次反射后被吸收。

總之,非滲透型空氣集熱器的優點是結構簡單,成本低廉。它的缺點是空氣流和吸熱板之間的熱交換不能充分進行,因而集熱效率難以有很大的改進另外,為了減少吸熱板的輛射熱損失。需要采用選擇性吸收涂層,但這會增加空氣集熱器的成本。

滲透型空氣集熱器

針對上述非滲透型空氣集熱器的缺點,早就有人提出了滲透型空氣集熱器,有時亦稱“多孔吸熱板型空氣集熱器”。

滲透型空氣集熱器又可分為金屬絲網式、狹縫/多孔金屬網板式、重疊玻璃板式、碎玻璃多孔床式、蜂窩結構式等形式,其大體結構如圖1-28所示

圖1-28

A、 金屬網板式,大多數滲透型空氣集熱器都采用多層重疊的金屬絲網,如圖1-28所示。太陽輻射能首先被金屬絲網吸收并轉換為熱能,使金屬絲網的溫度升高,然后通過對流加熱穿過金屬絲網的空氣,此外,還可采用發泡蜂窩結構、攻瑰管結構等。

B、 狹縫/多孔金屬網板式。狹縫/多孔金屬網板式空氣集熱器,如圖1-28所示,其加熱過程與金屬絲網結構基本相同。狹縫/多孔金屬網板式與金屬絲網式相比,性能基本相同,但在降低集熱器成本上有更大的潛力。

C、 重疊玻璃板式。空氣集熱器中也可采用多層重疊的玻璃板,如圖1-28所示。在這種結構中,盡管整個空氣流動是沿著吸熱玻璃板而不是穿過網板。但是多層玻璃平板和空氣流的溫度都沿著集熱器的長度方向以及從頂部到底部逐漸增加,從而在大幅度降低吸熱板的熱損失的同時,也使空氣集熱器的壓力降保持很小、因而這也可以看作是滲透型空氣集熱器的一種。

D、碎玻璃多孔床式。空氣集熱器中還有一種用碎玻璃吸收太陽輻射和加熱空氣的獨特概念,如圖1-28所示。將打碎的玻璃瓶分層敷設為多孔床,底部為黑玻璃,頂部為透明玻璃,太陽輻射穿過破碎的透明玻璃,被控晬的玻璃吸收并轉換為熱能,使透明玻璃的溫度升高,然后通過對流加熱穿過透明玻璃的空氣。

E、 蜂窩結構式。用玻璃或塑料制作成蜂窩結構,可以用來抑制非滲透型空氣集熱器吸熱板與玻璃蓋板之間的對流傳熱,從而降低來自后而吸熱板向上的熱損失。在這種空氣集熱器中,空氣可以穿過蜂窩結構,因而屬于滲透型空氣集熱器。蜂窩結構式空氣集熱器可以有多種不同的設計,如圖1-29所示。按使用材料分,有透明的和不透明的蜂窩結構按蜂窩形狀分:有方形、六角形、管形、矩形等,另外,還有蟬窩結構與多孔網板結合的。

圖1-29

綜上所述,滲透型空氣集熱器在以下兩個方面,克服了非滲透型空氣集熱器的缺點。

A、 更有效地傳熱。太陽輻射可更深地穿透到多孔吸熱板之中,提高了吸熱板的太陽吸收比的同時,冷空氣流從多孔吸熱板表面進入,首先,被較低溫度的上層加熱,無效小孔增加了吸熱板和空氣流之間的接觸而積,因而可以進行更為有效的傳熱。當然,多孔吸熱板的孔隙形狀、大小和厚度存在一定的最佳數值,因此進行恰當的選擇十分重要。

B、 減小壓力降。初看起來,似乎由于多孔吸熱板阻礙了空氣流動,使這種滲透型空氣集熱器的壓力損失增大,但實際上它要比背面流動的非滲透型空氣集熱器的壓力降小、這是因為前者母單位橫俄而上流通的空氣量要比后者低得多。實驗表明,從空氣集熱器的壓力降的觀點來講,即使采用發泡蜂窩結構,也是有利的。


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