用导流板提高太阳能的出水效率的研究

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1、用导流板提高太阳能的出水效率的研究用导流板提高太阳能的出水效率的研究作者：高俊迎刘丽菅荣松陈巨光（济南大学山东济南250022）摘要本文采用实验的方法研究在太阳能集热管中加入导流板后水的对流状况变化及温度分布，介绍了一种太阳能快速出热水新的思路方法。关键词导流板；水的对流0引言通过理论分析和一系列实验，探究影响太阳能热水器热效率的自身因素，通过改良太阳能热水器本身的结构提高出热水的速度，以满足人们的需求。我们对太阳能热水器结构的改良，能够达到快速出热水的目的，其研究方法具有很好的教学意义。1工作原理1.1太阳能集热管工作原理阳光

2、穿过吸热管的第一层玻璃照到第二层玻璃的黑色吸热层上，将太阳光能的热量吸收，由于两层玻璃之间是真空隔热的，热量不能向外传，只能传给玻璃管里面的水，使玻璃管内的水加热，加热的水变轻沿着玻璃管受热面往上进入保温储水桶，桶内温度相对较低的水沿着玻璃管背光面进入玻璃管补充，如此不断循环，使保温储水桶内的水不断加热，从而达到热水的目的。原理如图一：1.2导流板工作原理及效果影响太阳能的热效率的主要因素是冷水与热水之间的交换，若能提高冷水与热水之间的交换速度，太阳能的热效率就会提高，即人们用热水时，能快速地出热水。太阳能热水器中的热水主要在集

3、热管中产生，而集热管中的热水只是产生在冷水的表面。因此，可用一导流板将大部分的热水与冷水隔开，并且在阳光的照射下，加快热水流出集热管的速度。如图二：2研究思路与方法2.1测量集热管周围区域的温度分布在进行实验时,用耦合电容进行集热管周围温度的测量，经理论分析，该耦合电容的电压显示与外界的温度成线性关系，因此，在实验之前应先对耦合电容进行校准。耦合电容校准：△U/△T=0.023V/℃基准：T=98.9℃，V=1.6728V温度与电压的关系式：T=(U+0.6019)/0.023校准完之后，我们在自己制作的简易太阳能热水器的集热管

4、周围进行电压数值的测定，以此来测定集热管周围温度。为保证明显表示出温度的变化，在集热管周围不同的区域进行测试。主要对集热管的上，下，左，右，中间五个位置进行测量。在钠灯光照稳定的情况下，每两分钟进行一次测量，具体数据如下：n/(2min)上（V）下（V）左（V）右（V）中（V）10.18250.12560.13660.14080.140520.18850.13820.15060.15140.153230.19250.14750.15660.15930.160540.19450.15390.16710.16870.169250.1

5、9940.16070.17270.17540.174660.21130.16650.17650.18060.180670.21290.17430.18230.18540.186280.22190.17950.19080.19150.194490.22540.18460.19360.19350.1954100.22950.19760.19250.20070.2018将上述数据代入耦合电容的关系可得出集热管不同区域的温度，数据如下：n/(2min)上(℃)下(℃`)左(℃)右(℃)中（℃）134.1043531.6304332.10

6、8732.291332.27826234.3652232.1782632.7173932.7521732.83043334.5391332.5826132.9782633.0956533.14783434.6260932.8608733.4347833.5043533.52609534.8391333.1565233.6782633.7956533.76087635.3565233.408733.8434834.0217434.02174735.4260933.7478334.0956534.2304334.26522835.8

7、173933.9739134.4652234.4956534.62174935.9695734.1956534.5869634.6608734.665221036.1478334.7608734.7565234.8956534.94348由等温线可以形象的了解到集热管上层的温度高于下层且上层热水的温度梯度高。通过等温线设计导流板的形状提取上层热水，为设计导流板的形状提供了模型。等温线如图三：2.2简易导流板的设计根据等温线得出集热管内冷热水分布状况。接下来的试验中，我们计划用硬纸板做成的装置，将冷水与热水隔开，既隔绝了二者之间的

8、物质交换，又减少二者之间的能量交换，达到快速出热水的目的。步骤：①用游标卡尺精确测量出集热管内壁的直径，依据此直径确定硬纸板的宽度，应使硬纸板的宽度稍大于内壁的宽度，保证二者之间留有空隙，使热水能够流出。②为防止硬纸板在集热管内发生弯折，可在硬纸板表面钉上上三角