空氣集熱器的設(shè)計(jì)和性能計(jì)算8.3.2 空氣集熱器的

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1、第八章空氣太陽(yáng)能集熱器7/19/20211項(xiàng)目匯報(bào)8.1、概述“空氣太陽(yáng)能集熱器”是用空氣作為傳熱介質(zhì)的太陽(yáng)能集熱器，有時(shí)亦稱為“空氣太陽(yáng)能加熱器”，其主要應(yīng)用范圍是太陽(yáng)能干燥和太陽(yáng)能采暖。空氣太陽(yáng)能集熱器在太陽(yáng)能集熱器中占有重要的位置。在太陽(yáng)能干燥的應(yīng)用中，既可以把空氣集熱器和干燥室組成一個(gè)裝置，由空氣集熱器提供熱空氣進(jìn)行物料的干燥；也可以把空氣集熱器與溫室型太陽(yáng)能干燥器結(jié)合起來(lái)，共同進(jìn)行物料的干燥。這兩種太陽(yáng)能干燥器都具有成本低和效率高的優(yōu)點(diǎn)。在太陽(yáng)能采暖的應(yīng)用中，僅就加熱空氣以保持舒適的環(huán)境而言，空氣太陽(yáng)能集熱器

2、是最為合乎邏輯的選擇。若由太陽(yáng)能加熱液體再將熱量傳遞到空氣，必定引起熱量損失；若直接采用空氣作為介質(zhì)，通過(guò)空氣太陽(yáng)能集熱器進(jìn)行循環(huán)，可以減少系統(tǒng)中所需要部件的數(shù)目。7/19/20212項(xiàng)目匯報(bào)8.1、概述空氣太陽(yáng)能集熱器與通常用液體作為傳熱介質(zhì)的液體太陽(yáng)能集熱器相比，具有以下主要優(yōu)點(diǎn)：（1）不存在冬季的結(jié)冰問(wèn)題；（2）微小的滲漏不會(huì)嚴(yán)重影響空氣集熱器的工作和性能；（3）空氣集熱器承受的壓力很小，可以利用較薄的金屬板制造；（4）不必考慮材料的防腐問(wèn)題；（5）經(jīng)過(guò)加熱的空氣可以直接用于干燥或者房屋取暖，不需要增加中間熱交換

3、器。7/19/20213項(xiàng)目匯報(bào)8.1、概述空氣太陽(yáng)能集熱器與通常用液體作為傳熱介質(zhì)的液體太陽(yáng)能集熱器相比，也有以下缺點(diǎn)：（1）由于空氣的導(dǎo)熱系數(shù)較小，只有水的1/25—1/20，因而其對(duì)流換熱系數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于液體的對(duì)流換熱系數(shù)，所以在相同的條件下，空氣集熱器的效率要比普通平板液體集熱器的效率低；（2）與液體相比，空氣密度小，只有水的1/300左右，以致在加熱量相同的情況下，為使空氣能在加熱系統(tǒng)中流動(dòng)，就要消耗較大的風(fēng)機(jī)輸送功率；（3）由于空氣的比熱容量較小，只有水的1/4，因而當(dāng)以水作為傳熱介質(zhì)時(shí)，為了儲(chǔ)存熱能，需要使用

4、石塊或鵝卵石等蓄熱材料；而當(dāng)以水作為傳熱介質(zhì)時(shí)，它同時(shí)又可兼作熱容量很大的蓄熱介質(zhì)。7/19/20214項(xiàng)目匯報(bào)8.1、概述從收集太陽(yáng)能并加熱流體介質(zhì)的熱過(guò)程這一點(diǎn)來(lái)說(shuō)，空氣太陽(yáng)能集熱器和液體太陽(yáng)能集熱器十分相似：都是利用經(jīng)過(guò)太陽(yáng)輻照照射的吸熱板來(lái)加熱空氣或者水。但是，由于空氣和水的熱物理性質(zhì)差別很大，故這兩種集熱器的設(shè)計(jì)有所不同。提高空氣太陽(yáng)能集熱器效率的主要途徑是：增加吸熱板與空氣的接觸面積，提高流經(jīng)吸熱板的空氣流速，增強(qiáng)空氣與吸熱板的對(duì)流換熱，以盡可能地降低吸熱板的平均溫度。7/19/20215項(xiàng)目匯報(bào)8.2、空

5、氣集熱器的分類(lèi)8.2.1非滲透型空氣集熱器非滲透型空氣集熱器，有時(shí)亦稱“無(wú)孔吸熱板型空氣集熱器”，是指在空氣集熱器中，空氣流不能穿過(guò)吸熱板，而是在吸熱板的正面和背面流動(dòng)，并與經(jīng)過(guò)太陽(yáng)能加熱后的吸熱板進(jìn)行熱交換。7/19/20216項(xiàng)目匯報(bào)8.2、空氣集熱器的分類(lèi)8.2.1非滲透型空氣集熱器非滲透型空氣集熱器根據(jù)空氣流動(dòng)的情況，又可分為三種形式：（1）空氣只在吸熱板的正面流動(dòng)；（2）空氣在吸熱板的正、背兩面流動(dòng)；（3）空氣只在吸熱板的背面流動(dòng)。非滲透型集熱器7/19/20217項(xiàng)目匯報(bào)8.2、空氣集熱器的分類(lèi)8.2.1非

6、滲透型空氣集熱器對(duì)于空氣在吸熱板背面流動(dòng)的形式，有不同的結(jié)構(gòu)型式：無(wú)翅片、有翅片、V形波紋板和其他形狀波紋板等。（1）背面有翅片—吸熱板背面加上翅片，可以改善空氣流與吸熱板的傳熱狀況，但同時(shí)也會(huì)引起額外的壓力降。因此，采用翅片的數(shù)目和高度存在某個(gè)最佳點(diǎn)，超過(guò)這個(gè)最佳點(diǎn)，就不能改善空氣集熱器的熱性能，因?yàn)樗栾L(fēng)機(jī)功率也將增加。（2）V形波紋板—增加空氣流有效傳熱面積和吸熱板有效吸收比的另一種方法，是采用V形波紋板吸熱板。若V形接收角保持在60°以內(nèi)，則大部分太陽(yáng)能在經(jīng)過(guò)V形波紋板兩側(cè)多次反射后被吸收；若采用接收角為55°

7、的帶有選擇性吸收涂層的V形波紋板，這樣不僅使吸熱板傳熱面積比平面吸熱板加倍，而且使吸熱板長(zhǎng)波輻射產(chǎn)生的熱損失保持很小。7/19/20218項(xiàng)目匯報(bào)8.2、空氣集熱器的分類(lèi)8.2.1非滲透型空氣集熱器綜上所述，可以采用以下的一些方法來(lái)提高非滲透型空氣集熱器的性能：（1）將吸熱板的背面加工得粗糙些，以增加氣流擾動(dòng)，提高對(duì)流傳熱系數(shù)；（2）在吸熱板的背面加上翅片或者采用波紋吸熱板，以增加傳熱面積，并相應(yīng)地增加氣流的擾動(dòng)，強(qiáng)化對(duì)流傳熱。總之，非滲透性空氣集熱器的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉。缺點(diǎn)是空氣流和吸熱板之間的熱交換不能充分

8、進(jìn)行，因而集熱效率難以有很大的改進(jìn)；另外，為了減少吸熱板的輻射熱損失，需要采用選擇性吸收涂層，但這會(huì)增加空氣集熱器的成本。7/19/20219項(xiàng)目匯報(bào)8.2、空氣集熱器的分類(lèi)8.2.2滲透型空氣集熱器針對(duì)上述非滲透型空氣集熱器的缺點(diǎn)，有人提出了滲透型空氣集熱器，有時(shí)亦稱“多孔吸熱板型空氣集熱器”。滲透型空氣集熱器又可分為金屬絲網(wǎng)式