真空平板玻璃在箱式太阳能集热群中的应用

1、真空平板玻璃在箱式太阳能集热群中的应用赵映 张瑞宏 孔佑兵 李国生 高晓宏【 摘要】本文提出箱式太阳能集热群概念，并在其上采用真空平板玻璃作为透光盖板。试图用集群大大增加太阳能的利用规模和用真空平板玻璃提高箱式集热群的集热效率。论文中就箱式平板型太阳能集热群效率进行了大量的试验，并对真空平板玻璃与普通中空玻璃进行了比照。试验数据显示，采用真空平板玻璃制成的箱式太阳能集热群比普通中空玻璃提高集热效率近30%。这证明真空平板玻璃对箱式太阳能集热群的奉献很大，其在箱式太阳能集热箱中有良好的应用前景，采用真空平板玻璃的太阳能集热群可望大规模化地应用于农产品的枯燥。关键词：太阳能；真空平板玻璃；集热群；

2、箱式中图分类号：s210.45; 文献标识码：AThe application of vacuum flat glass in box-type solar energy collectors groupZhaoying Zhangruihong Kongyoubin Lijunsheng Gaosihao(Yang Zhou University)AbstractThis paper puts forward the concept of box-type solar energy collectors group. Meanwhile, the group takes the vacuum

3、 flat glass as its transparent cover. Trying to use the vacuum flat glass to improve the efficiency of the box-type solar energy collectors group , and use collectors group to greatly improve the scale of solar energy use.We have done a lot of experiments about the efficiency of the box-type solar e

4、nergy collectors group. In addition, compared it with ordinary hollow flat glass. The experiments date show that the box-type solar energy collectors that consisted of vacuum flat glass will improve the efficiency about 30% than the ordinary hollow flat glass. It demonstrates that vacuum flat glass

5、has contributed a lot to the efficiency of the box-type solar energy collector. Even more, it will have a promise future in the use of box-type solar energy collectors group. The box-type solar energy collectors group that with vacuum flat glass can be widely used to dry the agriculture products.文档来

6、自于网络搜索Key word：solar energy；vacuum flat glass；collectors group；box-type.引言目前，箱式太阳能集热箱均采用双层玻璃或中空玻璃作为透明盖板1, 6，由于双层玻璃投稿日期：2009-04-22“十一五国家科技支撑方案资助工程工程编号：2006BAD11A0904赵映 扬州大学机械工程学院 硕士研究生 ， 225009 扬州市张瑞宏 扬州大学机械工程学院 教授 博士生导师，225009 扬州市与中空玻璃传热系数较大，致使其集热效率不高2, 4，这一点尤其在中国北方的应用显得经济性不佳和热利用效果不佳3, 5。与中空平本钱相当的“侧

7、封真空平板玻璃这一扬州大学最新的已产业化的科技成果，制作成太阳能集热群，旨在使该装置能广泛应用开蔬菜、牧草、红枣、葡萄等物料的枯燥。兹将真空平板玻璃在箱式太阳能集热群中的应用介绍如下。1 真空平板玻璃太阳能集热群工作原理首先介绍真空平板玻璃太阳能集热箱的结构，真空平板玻璃太阳能集热箱是吸收太阳辐射并将产生的热能传递到传热工质的装置，其结构如图1所示。图1 真空平板玻璃太阳能集热箱结构A.阳光 1.箱侧保温层 2.集热水袋 3.真空平板玻璃 4.太阳能集热箱体太阳能集热箱体4呈三角形，三角斜边朝阳。真空平板玻璃3安装在集热箱体的朝阳面，集热水袋2安放在集热箱体内，箱内的热水袋为黑色，可直接接受太

8、阳辐射，进而加热集热水袋中的工质水。真空平板玻璃太阳能集热群由假设干组真空平板玻璃太阳能集热箱组成。其结构如图2所示。图2真空平板玻璃太阳能集热群结构示意图1.输水管路 2.管道泵各组集热箱内的热水袋相互由输水管路1串联，整个集热群由管道泵2提供水压使系统内的介质形成循环，冷水从进水口进入，出水口即为需用的热水，热水管路可进入枯燥室内，实现对物料的枯燥，循环后的冷却水从枯燥室流出，重新经进水管进入集热箱，实现新的循环。根据上述结构研制出的真空平板玻璃太阳能集热群实物图如图3所示。图3 真空平板玻璃太阳能集热群实物图2 真空平板玻璃与中空玻璃太阳能集热群效率的比照性研究2.1太阳能集热群水温的理

9、论性计算这里主要讨论真空平板玻璃太阳能集热群与中空平板玻璃太阳能集热群集热效率的理论比照研究。本文以江苏省所处纬度为例，经过调查以及查阅有关数据，江苏省光照强度大致如下：a.夏天从上午8：00下午5：00光辐照强度如图4所示，而其余时间我们假设光幅照为0，进而进行全天理论温度估算。b.试验用的太阳能集热群长6m，吸热面积为36，集热水袋容量大致为80。图4 光辐照强度分布图下面的计算均是以分钟为单位，光幅照强度曲线的方程可表达为： 我们对初始温度同为30同等条件下工作了9个小时分别装有真空平板玻璃与装有中空玻璃的太阳能集热箱进行计算，根据水的吸热公式进行计算：Q吸=cm(tt0)式中c水的比容

10、4.2×103kg·m水的质量kgt0 水的初始温度t 水温变化后的最终温度Q水的吸热能量J真空平板玻璃热损失系数1.2J/kg·，中空平板玻璃热损失系数3.5 J/kg·，室外我们取平均温度为30。对水温进行估算：对该方程两边求导得：最后通过解微分方程，分别得出真空玻璃与中空玻璃Tt温度与t的时间函数方程式：真空玻璃为：中空玻璃为： 同时，我们假设其它时间光照为零，那么可写出水温的积分方程：真空玻璃为：起始温度为80，t为0即5：00到780即第二天上午8：00。中空玻璃为：起始温度为70，t为0即5：00到780即第二天上午8：00。经过MATLAB

11、计算，我们将真空玻璃与中空玻璃制成的太阳能集热群的水温进行比照性计算并绘制水温随时间的变化曲线如图5所示。图5 集热群水温变化图2.2分别装有真空与中空平板玻璃太阳能集热群比照试验以上，对集热群水温进行了估算。下面，我们通过试验对装有真空平板玻璃和中空平板玻璃的太阳能集热群装置进行了一系列的对性试验。首先，针对玻璃板内外外表温度，进行光照条件为I=280W/,相同时间光照条件下，集热群无水时的比照试验。试验测得各时间点覆盖玻璃面板分别为中空双层玻璃、真空平板玻璃时玻璃板内、外外表温度值如图6所示。 图6 玻璃板内外外表温度随时间变化试验数据说明，真空玻璃在相同光照的条件下，内外表温度明显高于普

12、通双层玻璃内外表温度。下面，针对太阳能集热箱吸热板温度，进行光照条件为I=550W/，相同时间光照条件下,集热群无水时的比照试验。试验测得各时间点覆盖玻璃面板分别为中空双层玻璃、真空平板玻璃时太阳能集热箱吸热板温度值如图7所示。图7 吸热板温度随光照时间变化试验数据说明，相同光照条件下，真空平板玻璃集热箱吸热板温度比普通双层玻璃集热箱吸热板温度要明显高出1015。最后，我们将集热群注满水，针对集热群内水温，进行相同光照条件下从第一天早8点至第二天早8点的比照试验。试验测得各时间点覆盖玻璃面板分别为中空双层玻璃、真空平板玻璃时太阳能集热群集内水温值如图8所示。图8 集热群内水温随时间变化由图8可

13、以看出，试验数据与我们估计的数据大致相同，从图8一天的太阳能集热箱水温的变化曲线可以看出，经过一天一夜的工作，装有真空平板玻璃的太阳能集热群的水温要高于普通中空平板玻璃约20。这说明真空平板玻璃与中空平板玻璃相比拟，对太阳能集热群有更好集热保温效果。 结论从上述几步的试验结果可以很明显地看出，无论是在稳定光源下还是在太阳光下,真空玻璃都能够使吸热板到达更高的温度,这是真空玻璃具有更好的隔热性能的结果。从集热群充满水经过24小时的工作循环后，装有真空玻璃的太阳能集热群要比装普通中玻璃的太阳能集热群的水温要高约20。这说明，真空玻璃与普通中空玻璃的太阳相比拟，有更好的集热保温效果。更能有效的利用太阳能，提高太阳能集热器的工作效率。所以，与中空平板玻璃本钱相当的真空平板玻璃取代真空玻璃大规模的运用于太阳能集热箱是很有意义，用真空玻璃做成的太阳能集热群将能更好的、更有效的利用太阳能。参考文献：1 张瑞宏，真空玻璃在温室工程中的应用研究，农机研究2005.3 (30-34)2 王瑞平，平板型太阳能集热器效率分析，西安科技大学学报2002.9 (30-34)3 陈玉梅, 李成安. 真空玻璃与节能. 新型建筑材料, 2002(2), 32-354 冯德纯,