平板热管式太阳能光伏集热器的设计与性能研究文献综述

 2022-10-30 09:10

文献综述(或调研报告):

1、平板型集热器的工作原理与特点

太阳能光热利用的基本原理是将太阳辐射能收集起来,并转换成热能加以利用。目前,太阳能的收集装置主要有真空管集热器和平板型集热器两大类。而根据集热器所能达到的集热温度和用途,太阳能热利用可分为低温利用(<200℃、中温利用(200~800℃)和高温利用(>800℃)。

真空管集热器是采用内管的吸热涂层对太阳光吸收,加热内管里的水,在与水箱或连箱进行交换,提高水温。由于夹层之间被抽真空,有效降低了向周围环境散失的热损失,使集热效率得以提高。平板型太阳能集热器是太阳能低温热利用系统中的关键部件,通常来说它由吸热板、边框、透明盖板和隔热材料等组成,吸热板通常采用“管板式”结构,吸热板表面涂有选择性吸收涂层,下方设置集热流体通道,当太阳照射到集热器时,集热器板通道内的集热工质被加热,并通过循环泵使得集热流体在集热板与储水箱之间循环流动,如此循环,使整个水箱中水温升高。与真空管集热器相比,平板集热器结构简单,系统寿命长,维护费用低,最适合用于承压系统,有利于实现与建筑一体化结合。

2、热管在太阳能集热器的应用优点

热管是一种具有极强导热性能的传热元件。热管一般包括蒸发段(加热段)、冷凝段(冷却段)以及绝热段。其工作原理是:当蒸发段受热时,热管中的工质液体迅速蒸发.蒸汽在微压力差驱动下流向冷凝段,并且在冷凝段释放出热量,重新凝结成液体,然后再沿管壁借助重力作用回流到蒸发段,如此往复循环不断将热量从蒸发段传递到冷凝段。

对于上述所讲的平板型太阳能集热器而言,可利用热管的蒸发段代替集热器吸热板中的流体通道,就构成了热管式平板型太阳能集热器。其冷凝段可直接插入水箱将水加热,或通过热交换器将热量带出。可充分利用热管工作时的等温性能及蒸发段内工质起动的灵敏性等特点,以提高集热器集热性能和传热效率。

热管应用的优点如下:

  1. 由于采用热管导热的方式来替代传统的直接通水的冷却方式,有效地避免了由于自来水中存在杂质而对集热器电池板芯造成腐蚀作用,大大延长了系统的使用寿命
  2. 热管集热器内可充低凝固点的工质,具有防冻功能,摆脱普通平板式集热器容易冻损的现象,使得系统即使在-30℃的严寒条件下仍能正常工作。
  3. 热管内工质充注量少,具有较低的热容和时间常数,这使得集热器启动快,集热效率高。
  4. 太阳能集热器中热管的蒸发段在下部,冷凝段在上部,工质凝结液可以依靠自身重力回流,实际上是重力热管,结构简单,造价低廉。
  5. 热管内蒸汽处于饱和状态,饱和蒸汽的压力取决于饱和温度,饱和蒸汽从蒸发段流向冷凝段所产生的温降很小。因此热管具有优良的等温性。

3、平板式热管太阳能集热器研究现状

平板式热管太阳能集热器是在传统平板集热器的基础上,结合热管技术发展起来的一种新型集热器,热管式平板型集热器,是用热管的蒸发段代替集热器吸热板中的流体通道,充分利用热管工作时的等温性能以及蒸发段内工质起动的灵敏性,具有高效传热、集热效果好等特点。具有高效传热、集热效果好等特点。

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