槽式真空熱管集熱器的熱效率分析

2009-05-17 徐吉富 南京工業(yè)大學機械與動力工程學院

        為了便于對集熱器的集熱效率分析,特做如下假設:

       (1)忽略玻璃管及其厚度方向上的溫度差異;

       (2)忽略真空管內、外管沿圓周方向上溫度分布的差異;

       (3)因真空管內外管間被抽真空,忽略其導熱和對流問題;

       (4)忽略內管和熱管間工質的擾動對傳熱的影響。

       為了便于在給定環(huán)境溫度和真空管內工質溫度的條件下對集熱器的進行傳熱計算,這里引入集熱器熱損系數Ue,它主要由真空管與環(huán)境(輻射和對流熱損失),真空管內外管(主要是熱輻射)以及真空管內管與熱管間工質(以導熱為主)三部分組成。

      可得集熱器總熱損失系數

集熱器總熱損失系數

       其中hr,re為真空管內外管之間的輻射換熱系數;hw為真空管外表面與空氣對流換熱系數;hr,es為真空管外表面與環(huán)境的輻射換熱系數;hm為真空管內管和熱管之間介質的導熱換熱系數;

       另外一部分熱損失主要是由集熱器內熱管至集熱介質(水)之間的熱阻產生,其大小為

R = R1+R2+R3+R4+Rf (2)

      式中Rf 為熱管的冷凝段與水的傳熱熱阻;R1 為蒸發(fā)段管外壁的傳熱熱阻,R2 為熱管蒸發(fā)端液汽界面相變傳熱熱阻,R3 為熱管冷凝端汽液界面相變傳熱熱阻,R4 為冷凝段外壁的傳熱熱阻,℃/W。

       集熱器實際吸收的太陽能總輻射量為

集熱器實際吸收的太陽能總輻射量

      式中F'為槽式真空管熱管集熱器的效率因子;Ar為真空管內管面積;(Tf為獲得的集熱介質的溫度(水或水蒸氣);T0為環(huán)境溫度。

      集熱器效率的定義為:在穩(wěn)態(tài)條件下,集熱器傳熱工質在規(guī)定時間段內得到的有用能和實際吸收的太陽總輻射能之比,即

集熱器效率

        式中Qs為實際吸收的太陽總輻射能,W;CR集熱器的幾何聚光比;ηop為集熱器的光學效率;qs為光照輻射強度。

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