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太阳能集热器的设计与性能分析研究太阳能集热器是一种利用太阳能进行水加热和空气加热的设备。
在现代社会中，太阳能集热器得到了广泛的应用，它可以较大程度地减少传统能源的消耗，同时也是一种环保、节能的能源。
本文将对太阳能集热器的设计与性能分析进行研究。
一、太阳能集热器的分类太阳能集热器可以根据工作原理和集热器介质的不同来进行分类。
按照工作原理的分类，太阳能集热器可以分为被动式和主动式两种。
被动式太阳能集热器主要是依靠材料的选择和设计来进行集热，比如说光热板墙和普通瓦楞纸板。
而主动式太阳能集热器则需配合与之相适应的控制系统来实现更好的效果。
此类太阳能集热器在日常使用中比较常见，常见的有平板式太阳能集热器、真空管式太阳能集热器等。
二、太阳能集热器的设计要点1、选择优质的材料在太阳能集热器的设计中，选择材料是非常重要的一个环节。
因为只有选用合适的材料，才能保证集热器的效率和使用寿命。
目前，常用的材料有铝合金、铜、不锈钢，保温材料则有聚苯乙烯泡沫、玻璃棉等。
在材料的选择过程中，需要考虑材料的热传导性、耐腐蚀性等因素。
2、确定适宜的集热器尺寸在太阳能集热器的设计中，尺寸也是非常重要的一个因素。
通过合理的尺寸设计，可以在保证集热效率的同时，也能够保证集热器的实用性。
当然，不同类型的太阳能集热器其尺寸的大小也会不一样。
但总体来说，应根据所需集热的面积大小，以及可行的制造和安装工艺来确定集热器的规格和尺寸。
3、合理设置管路集热器的管路设置也是设计过程中需要考虑的因素之一。
管路布置要合理、通畅、散热小。
另外，在安装的过程中也需要注意管路与集热器的接口是否严密，避免渗漏。
三、太阳能集热器性能分析1、集热器转换率的测量在太阳能集热器的使用中，集热器转换率是一个重要的评价指标。
它可以反映集热器在转化太阳辐射为热能的过程中的效率。
一般我们将集热器转换率定义为：η = (Q1-Q0) / A*I其中，Q1是集热器出口水温，Q0是集热器入口水温，A是集热面积，I是太阳辐射强度。
太阳能干燥用空气集热器设计摘要：我国是一个农业大国，干燥作业是农副产品加工过程中一个必要的环节，而且耗能巨大。
长期以来大多数农副产品仍然采用原始的摊晒方法进行干燥。
这种自然摊晒的方法，干燥周期长，易受虫蚁、苍蝇、烟尘污染和雨水侵袭，影响产品质量或造成霉烂变质。
我国各地太阳能资源丰富，所以设计并且利用太阳能空气集热器为当务之急，它对于提高我国农业生产水平，提高农民的科技应用意识和素质，节省能源和保护环境具有十分深远的意义。
关键词：干燥;太阳能;平板型集热器;有限元分析Solar drying with aircollector designABSTRACT: Our country is a large agricultural nation, dry homework is agricultural and sideline products processing process a necessary link, and energy dissipation great.Long-term since most agricultural and sideline products still using the original amortize method for dry sun. This natural booth sun method, drying cycle is long, vulnerable to bug ant, flies, dust pollution and rainwater to invade, affect product quality or cause mildew metamorphism. Our country solar is rich in resources, so design and use solar energy air collector for preoccupations. To improve the level of agricultural production and improving farmers' technology application consciousness and quality, save energy and protect the environment is very meaningful.KEY WORDS: Dry; Solar; Plate-type collector; Finite element analysis目录1 前言 (1)1.1本次毕业设计课题的目的、意义 (1)1.2 太阳能干燥技术简介 (1)2太阳能空气集热器的预备知识 (2)2.1太阳能知识 (2)2.2太阳能干燥技术及设备的引入 (3)2.3太阳能干燥技术利用现状 (3)2.3.1温室型太阳能干燥器 (4)2.3.2集热器型太阳能干燥器 (5)2.3.3集热器-温室型太阳能干燥器 (5)2.3.4整体式太阳能干燥器 (5)2.3.5聚光型太阳能干燥器 (5)2.4集热器型太阳能干燥系统 (5)2.5太阳能空气集热器与研究 (7)2.6太阳能空气集热器测试标准方法 (9)2.7太阳能干燥的展望 (9)2.7.1综合利用太阳能干燥系统 (9)2.7.2加强混合型太阳能干燥的开发研究和推广工作 (10)2.7.3发展小型多样化的太阳能干燥装置 (10)2.7.4研制出高效率、低成本的空气集热器 (10)2.8ANSYS在工程中的使用 (10)3平板型空气集热器的结构设计 (12)3.1集热器的结构 (12)3.2集热器方向的配置 (13)3.3集热器的倾角的确定[6] (13)3.4集热器材料的选择 (14)3.5空气集热器的结构 (16)3.6我的设计的solidworks装配图及零件图 (18)4空气集热器的集热性能分析 (22)4.1热载体空气的相关参数及集热器的相关数据 (22)4.2ANSYS有限元分析流程图 (22)4.3用有限元的分析软件ANSYS来分析集热性能 (23)4.3.1建模、 (23)4.3.2网格的划分 (25)4.3.3负载及约束 (26)4.3.4分析 (27)5结论 (30)参考文献 (31)致谢 (32)外文文献 (33)1 前言1.1本次毕业设计课题的目的、意义毕业设计是培养学生综合运用本学科的基本理论、专业知识和基本技能，提高分析与解决实际问题的能力，完成工程师的基本训练和初步培养从事科学研究工作的重要环节。
766太阳能热泵干燥装置-平板型空气集热器设计基本结构平板型空气集热器的基本结构如下图（空气流道和集热面可有其他多种型式）。
图中太阳光穿过透光板、静止空气层后到达集热面上变为热能，加热空气流道内流动的空气，进入集热器的冷空气在流过空气流道过程中被加热为热空气排出。
设计方程设计基本方程为（以单位面积为例）：Q S=Q a+Q u+Q d式中，Q S为集热面上得到的太阳能，W/m2；Q a为空气流过流道过程获得的热能，W/m2；Q u为通过静止空气隔热层的热损失，W/m2；Q d为通过保温层的热损失，W/m2。
集热面得到的热能为：Q S=E S C p C a式中，E S为垂直于透光板的太阳总辐射强度，W/m2；C p为透光板的透过率，无因次；C a为集热面的净吸收率，无因次。
空气获得的热能为：Q a=m a C pa(T o-T i)=a fa(T h-T am)式中，m a为空气流量，kg/s；C pa为空气定压比热，J/(kg.℃)；T o为空气出集热器温度，℃；T i为空气进集热器温度，℃；a fa为集热板与流动空气之间的对流换热系数，W/(m2.℃)；T h为集热板平均温度，℃；T am为空气进出集热器的平均温度，℃。
通过静止空气层的热损失：Q u=k a(T h-T0)/H a式中，k a为空气热导率，W/(m.℃)；T h为集热板温度，℃；T0为环境温度，℃；H a为静止空气层厚度，m。
通过保温层的热损失：Q d=k d(T h-T0)/H d式中，k d为保温材料热导率，W/(m.℃)；T h为集热板温度，℃；T0为环境温度，℃；H d为保温层厚度，m。
计算示例设太阳总辐射强度600W/m2，透光板的透过率0.90，集热板的净吸收率0.85；空气进集热器温度20℃，要求出集热器温度60℃，空气定压比热1005J/(kg.℃)，集热板与空气之间的对流换热系数15 W/(m2.℃)；空气热导率0.023 W/(m.℃)，静止空气层厚度0.023m；保温材料热导率；0.04 W/(m.℃)，保温层厚度0.08m；试确定单位面积集热器相匹配的空气流量。
基于太阳能热电联产式多能源干燥装置设计基于太阳能热电联产式多能源干燥装置设计摘要本课题为一种新兴技术装置设计----基于太阳能热电联产式多能源干燥装置。
通过二维软件对整个实验装置进行整体设计，画出整个设计图，分为三大部分。
其中整个设计装置包括多个重要系统，第一是光式热光伏系统，主要作用是载热工质循环将热量传递给水载热循环系统的水循环和产生供给动力部件的电能，为整个装置运作提供动力能源；第二是水载热循环系统，其主要作用是在水循环过程中将热量传给风循环干燥系统的空气循环，达到热量传送效果；第三是风循环干燥系统，其主要作用是通过风的循环为干燥房内的物料进行干燥，达到干燥作用。
热电联产是国际上公认的一种节能技术，在能源的利用上，热电联产有众多的优点，比如能源的节约；对大自然环境的改善，减缓地球温室效应的加速；缓解所在当地电力能源不足的问题，在电压不稳定的地方有很重要的作用；在热能和电能的提供的同时改善居民的生活环境。
所以本实验装置设计为一些乡村电力不足的地方提出太阳能热电联产式多能源干燥装置，本装置可以在一些偏远电压不稳定的地方提供农产品物料干燥生产提供了解决办法。
关键词：分光式热光伏系统；水载热循环系统；风循环干燥系统；热电联产；干燥装置Design of multi energy drying device based on solarenergy cogenerationAbstractThis topic is the design of a new technology device-a multi-energy drying device based on solar cogeneration. Through the combination of consulting data and own ideas, the design method is briefly summarized: the technology involved in this subject design is the combination of solar cogeneration and air energy drying device. The whole design device comprises a plurality of important systems, the first is an optical thermal photovoltaic system, the main function of which is to transfer heat to the water circulation of the water and heat carrying circulation system and generate electric energy for supplying power components to provide power energy for the operation of the whole device; The second is the water-borne heat circulation system, whose main function is to transfer heat to the air circulation of the air circulation drying system in the water circulation process to achieve the heat transfer effect. The third is the air circulation drying system, whose main function is to dry the materials in the drying room through the air circulation to achieve the drying effect. Cogeneration is an internationally recognized energy-saving technology. Cogeneration has many advantages in energy utilization, such as energy conservation. Improving the natural environment and slowing down the acceleration of the global greenhouse effect; Relieving the problem of insufficient power and energy in the local area plays a very important role in places with unstable voltage. Improving the living environment of residents while providing heat and electricity. Therefore, the experimental device is provided with.Key words:Spectrophotometric thermal photovoltaic system: Water-borne heat circulation system; Air circulation drying system；Cogeneration of heat and power; Drying device目录11.绪论 (1)1.1引言 (1)1.2干燥装置发展和未来 (1)1.3太阳能热电联产技术分析 (2)1.4太阳能热电联产干燥装置的缺点 (2)2.干燥技术及干燥原理 (2)2.1市面上常用的干燥方法 (3)2.1.1太阳自然烘干 (3)2.1.2真空烘干（解析烘干） (3)2.1.3红外线烘干 (3)2.1.4微波烘干 (4)2.1.5多联式干燥技术 (4)2.1.6热风加热干燥技术 (4)2.2热电联产干燥装置与其它设备装置的对比 (5)2.2.1热电联产干燥装置的干燥方法 (5)2.2.2热电联产干燥装置与其它装置对比的优势 (5)3.太阳能热电联产多能源干燥装置概述 (6)3.1热电联产原理 (6)3.2整体装置的原理流程 (6)3.3分光式热光伏系统工作流程图 (8)3.4水载热循环系统工作流程图 (9)3.5风循环系干燥统工作流程图 (10)3.6空气源热泵结构与工作流程图 (11)3.6.1工作流程图 (11)3.6.2主要结构部件和工作原理 (12)4.各系统结构的选型和数据计算 (13)4.1太阳能分光式热光伏系统 (13)4.1.1聚光器的选型和相关数据计算 (14)4.1.2能量转换器结构设计 (16)4.1.3太阳能追踪器概述 (17)4.1.4供热零部件的概述 (17)4.2风循环干燥系统 (18)4.2.1风循环影响干燥的因数 (18)4.2.2物料经过干燥后的变化情况 (20)4.3热泵水循环系统 (20)4.3.1 热泵系统循环基本组成结构 (21)4.3.2 热泵的工作原理 (21)4.3.3 热泵内主要部件工质循环图 (22)4.3.4 评价热泵水系统性能系数和指标 (23)4.4 热泵循环系统系数计算式 (25)4.5 热泵循环系统五大部件的选型 (26)4.5.1 压缩机的选型 (26)4.5.2 冷凝器的选型 (27)4.5.3 蒸发器的选型 (28)4.5.4 膨胀阀的选型 (28)4.5.5风机的选型 (28)5 结论与展望 (29)5.1全文总结 (29)5.2设计展望 (29)致谢 (30)参考文献 (31)附录 (32)附录一：外文文献《The Applications of Heat pumps》 (32)附录二：外文译文《热泵的应用》 (38)附录三：热泵工质压焓图 (42)附录三：太阳能热电联产多能源干燥装饰整体设计图 (43)1.绪论1.1引言在能源日益枯竭的今天来说，所有的可再生能源都值得我们人类不断的开发与深入研究。
太阳能集热器的设计与性能优化研究随着能源需求的不断增长和对环境可持续性的关注，太阳能作为一种清洁能源正在受到广泛关注。
太阳能集热器作为太阳能利用的重要设备，在利用太阳辐射能方面扮演着重要角色。
本文旨在研究太阳能集热器的设计与性能优化，关注集热器的结构设计、材料选择以及优化方法。
首先，太阳能集热器的设计需要考虑多个因素。
集热器的结构可以分为平板式、真空管式和聚光式等多种类型。
平板式集热器由一个黑色的吸热面板和一个透明的覆盖面板组成，通过在两个面板之间建立空气层来提高热传导效果。
真空管式集热器则由多个玻璃真空管组成，每个真空管内部有一个吸热层，通过真空层的存在，大大减少了热量的散失。
聚光式集热器则利用镜面将太阳光线聚焦在一个小表面上，以提高集热效率。
不同的集热器结构适用于不同的应用场景，可根据具体需求进行选择。
其次，集热器的材料选择也对性能产生重要影响。
吸热材料通常选择具有良好热导性和吸收率高的材料，如铝板或铜板。
覆盖面板通常选择具有良好透光性和抗紫外线能力的玻璃或塑料材料。
在聚光式集热器中，反射镜的材料选择也至关重要，通常采用镀银玻璃或铝材料。
此外，选用具有耐高温和耐腐蚀性的材料，以确保集热器的长期稳定性。
针对集热器的性能优化，可以通过以下几个方面来进行研究。
首先，优化集热器的吸收率和热损失。
通过表面涂层或纳米材料的应用，可以增加集热器的吸收率，提高能量转化效率。
在减少热损失方面，可以通过增加绝缘层、优化密封结构以及改进真空度等措施来减少热量散失。
其次，优化集热器与管道之间的传热效果，以提高热能的输出效率。
可以通过改变管道布局、优化流体参数以及设计合理的管道尺寸等方式来优化集热器的传热性能。
此外，对于聚光式集热器，还可以通过改进反射镜的设计以及追踪太阳位置的技术来提高集热效果。
最后，对于太阳能集热器的性能评估与测试也是至关重要的工作。
可以通过建立数学模型，模拟太阳辐射和热传导过程，对集热器的性能进行分析和预测。
