总目录
返回本章
上一页
下一页
结束
在设计时经常使用如图7—4所示的集热器效率图来 选择集热器。
图7—4中的直线截距表示集热器可能得到的最大的 瞬时效率；直线的斜率表示集热器在实际运行过程 中的热损程度。
（3）绝热框体 它的作用是支撑固定盖板、吸热板，
并防止侧面、底部散热。
总目录
返回本章
上一页
下一页
结束
插图7—1 平板集热器与连接水箱
总目录
返回本章
上一页
下一页
结束
2．平板集热器的基本能量平衡方程 对于采光面积为 的平板集热器，其能量平衡方程为：
Ec(A )uLs
集热器效率 是衡量集热器性能的一个重要参数，
其定义为在任 c何一段时间内，有用能量与投射在集
热器面积上的太阳辐射能之比，即：
c u/(EA c)
总目录
返回本章
上一页
下一页
结束
3．平板集热器太阳辐照度的工程计算 进行该项计算的方程为
EE bco is E dE
（1）入射角的计算 太阳入射角 i 是指被太阳照射 的表面的法线和太阳射线间的夹角。为了计算入射 角，必须知道太阳高度角（h，即地平面与太阳射 线的夹角)、太阳方位角( s ，即太阳射线和正南方 之间的夹角)、倾斜面的方位角（Φ，即倾斜面的法 向平面与正南方之间的夹角）以及倾斜面的倾角
3． 太阳高度角和日照时间
太阳高度角的定义为：太阳光线与地平面之间的 夹角，也简称为太阳高度。
日照时间就是从日出到日落的时间。不同纬度地 区的日照时间不同。
总目录
返回本章
上一页
下一页
结束
4．地球表面的太阳辐射与大气质量
到达地面的太阳辐射实际上由两部分组成：一部 分是由太阳直接辐射而来的，叫做直射辐射；另一 部分由分子、灰尘、水滴等散射而来的叫做漫射辐 射。
太阳光线穿过大气层的路程直接影响到达地面的太 阳辐射。太阳辐射经历大气的路程常用大气质量来 表示。
总目录
返回本章
上一页
下一页
结束
所谓大气质量就是太阳光线穿过地球大气的路程与 垂直方向上经历的大气路程之比，常用符号m表示。 并设在海平面上空垂直方向的m为1，如图7－1中
OP所示。在任意高度角θ时相应的大气质量m可近
总目录
返回本章
上一页
下一页
结束
7.1.2 太阳辐射能的基本特性与集热器原理
（一）太阳辐射能的基本特性
1．太阳常数 地球除自转以外,还在一椭圆形轨道上绕太阳公转。 地球自转轴与其公转轨道平面法线成23°27ˊ的夹 角。
太阳与地球间的距离，在一年中随着季节的变化 而变化。
总目录
返回本章
上一页
下一页
结束
（α ），如图7—3所示。
总目录
返回本章
上一页
下一页
结束
图7—3 太阳入射角等示意图
总目录
返回本章
上一页
下一页
结束
由此，任意取向的表面的太阳射线入射角 i 的普遍式 为
cio cso ss i s nic h n o co s s h s )(
总目录
返回本章
上一页
下一页
结束
（2）太阳的直射辐照度 E b E b 的计算公式为：
EbEA/exB p/s(inh)
式中，E b 为表观太阳辐照度（W／m2)；B为大气衰
减系数，无因次。E A和B的值与月份有关。
总目录
返回本章
上一页
下一页
结束
4．平板集热器效率计算 平板集热器中工作流体的温度范围为30～90℃，随 集热器的形式和用途而异。
对于具有双层盖板的平板集热器，其集热器效率按 定义可以表达为
似用下列公式计算
m1/sin
总目录
返回本章
上一页
下一页
结束
图7－1 大气质量示意图
总目录
返回本章
上一页
下一页
结束
（二）太阳能集热器原理
典型的集热器的型式有：平板型、聚焦型和真空 管型。
1．平板集热器的基本结构 如图7－2所示，平板集热器通常由三部分组成：
总目录
返回本章
上一页
下一页
结束
图7－2 平板集热器
热器，每层盖板的透射率是0.87，铝吸热板的α ＝
0.9, E ＝800W／m2，t2 ＝10℃，t1 ＝50℃。试求 集热器的效率。
解 取K值为3.5 W／(m2•K) ，取 FR ＝0.9，由效率 计算式得
c 0 . 9 [ 0 . 8 0 . 8 7 0 . 9 7 3 . 5 ( 5 1 0 ) / 8 0 0 0 . 40 5
第七章 新能源与可再生能源利用
7.1 太阳能
7.2 风能 7.3 生物质能
7.4 地热能
7.5 水能
7.6 氢能与燃料电池
总目录
返回本章
上一页
下一页
结束
7.1 太阳能
7.1.1 概述
从广义上说，地球上除了地热能、核能和潮汐能以 外的所有能源都来源于太阳能。 （一）太阳能的特点 1．数量巨大但却非常分散 2．时间长久但却不连续不稳定 3．清洁安全、免费使用但初投资高 （二）太阳能利用的方式 1．太阳能转换为热能 2．太阳能转换为电能 3．太阳能转换为化学能
1-透明盖板 2-吸热盖板 3-绝热框体
总目录
返回本章
上一页
下一页
结束
（1）透明盖板 作用是让太阳辐射透过而防止吸热 板热能辐射的透过及对流损失。用低铁玻璃作为盖 板，可以很好地完成这一功能。
（2）吸热板 作用是吸收透过盖板的太阳辐射并转 变为热能，传给其中流过的工质如水、空气等。吸 热板应是对太阳辐射吸收率高、对红外线辐射发射 率低的选择性表面。
返回本章
上一页
下一页
结束
2．太阳辐射光谱
太阳辐射，约有43％的太阳辐射因反射和散射而 折回宇宙空间；仅有57％左右进入地表和大气，而 这57％中又有14％为大气层所吸收；在剩下的43％ 中，以直射辐射占27％和漫射辐射占16％的比例到 达地面，而且它主要是波长0.29～2.5 μm的太阳辐 射能。
c F R [12 K (ti ta )/E ]
使用液体作载热剂的集热器，其FR值约为0.9。K值 可由试验确定，工程上估算：对于无盖板的，最大 约15 W／(m2•K)；单层盖板，6～7 W／(m2•K) ； 双层盖板，3～4 W／(m2•K) 。
总目录
返回本章
上一页
下一页
结束
例7-1 太阳能供热用的1m×2m双层盖板平板式集
所谓太阳常数，是指在日地平均距离时，地球大气 层外，垂直于太阳光线的单位面积上，在单位时间 内所接受到的太阳辐照度。太阳常数的标准值是 1353 W/m2，用Esc表示。 大气层外太阳辐照度随季节变化按下式计算：
E o nE s[c 1 0 .0c 3o 3 3n s 6 /3 (0 )6]5
总目录