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基本信息
- 項(xiàng)目名稱(chēng)：
- 真空管式太陽(yáng)能集熱器的研究與改進(jìn)
- 來(lái)源：
- 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”省賽作品
- 小類(lèi)：
- 機(jī)械與控制
- 大類(lèi)：
- 自然科學(xué)類(lèi)學(xué)術(shù)論文
- 簡(jiǎn)介：
- 本文對(duì)太陽(yáng)能集熱器進(jìn)行了全面的復(fù)合設(shè)計(jì)，從各方面對(duì)集熱效率進(jìn)行提高，整體可分為集熱系統(tǒng)、智能控制系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)創(chuàng)新部分和復(fù)合供電系統(tǒng)。不僅實(shí)現(xiàn)真正意義上的風(fēng)光電互補(bǔ)，還實(shí)現(xiàn)了太陽(yáng)能集熱器的智能自動(dòng)控制，減少了人工控制的麻煩，
- 詳細(xì)介紹：
- 太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)是根據(jù)冷水下沉熱水上浮的原理冷熱水能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)交換，水被加熱到一定溫度，由智能溫度控制儀控制的電磁閥打開(kāi)，熱水進(jìn)入保溫水箱，同時(shí)另一個(gè)單向電磁閥也打開(kāi)，冷水補(bǔ)充進(jìn)入真空管繼續(xù)加熱，如此循環(huán)。冬季時(shí)，陽(yáng)光不充足，只靠太陽(yáng)能加熱水溫可能達(dá)不到最適用的55?，則可根據(jù)水溫水位顯示儀的示數(shù)判斷水箱內(nèi)的水位，再把控制儀7控制的水溫調(diào)低，水溫較低的水進(jìn)入水箱后自動(dòng)控制的電加熱棒啟動(dòng)，用戶可根據(jù)水溫水位顯示儀的示數(shù)判斷水溫，以加熱到自己需要的溫度。 普通太陽(yáng)能熱水器的保溫水箱和集熱管是相連的，冷熱水混合，給用戶帶來(lái)不便，并且重心高不穩(wěn)定。市場(chǎng)上也有分體式的太陽(yáng)能集熱器，但價(jià)格高、抗風(fēng)性能差，因此我們把保溫水箱與集熱管分開(kāi)的同時(shí)又把保溫水箱通過(guò)底板與集熱器連在一起。系統(tǒng)整體重心降低，增加了穩(wěn)定性。由于電磁閥和智能控制器的控制，只有當(dāng)水達(dá)到設(shè)定溫度時(shí)才會(huì)進(jìn)入保溫箱，實(shí)現(xiàn)了冷熱水分離。 通過(guò)上文對(duì)集熱器安裝傾角的分析，得出一年內(nèi)調(diào)節(jié)幾次集熱器傾角可以增加集熱效率，因此我們?cè)O(shè)計(jì)了工位可調(diào)的太陽(yáng)能支架。 研究表明，雨水充沛的地區(qū)，灰塵對(duì)真空管的影響較小，效率會(huì)下降10%；在干旱少雨的地區(qū)，灰塵對(duì)集熱管的性能影響比較大，效率會(huì)下降40%-50%。因此我們對(duì)集熱管外表面水的親潤(rùn)性進(jìn)行了初步的改性實(shí)驗(yàn)（以載玻片為樣品），發(fā)現(xiàn)通過(guò)分子自組裝可以使玻璃表面的親水發(fā)生很大變化。因此想到在集熱管外表面涂鍍疏水薄膜。 在集熱器上添加防護(hù)罩，利用遙控技術(shù)對(duì)電機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程正反轉(zhuǎn)控制，來(lái)實(shí)現(xiàn)防護(hù)罩的打開(kāi)和閉合，能避免夏天光照過(guò)強(qiáng)時(shí)集熱管暴曬，保證集熱管選擇性吸收涂層的效率和壽命，冬季又能阻擋大雪和冰雹。 風(fēng)力發(fā)電機(jī)和太陽(yáng)能電池板將電量輸往控制器，通過(guò)控制器輸出直流電送往蓄電池和直流負(fù)載，控制器與逆變器相連輸出交流電為交流負(fù)載供電，若增加風(fēng)機(jī)和太陽(yáng)能電池板的功率還能為其他小型家電供電，節(jié)省了對(duì)家里交流電的利用。
作品圖片
作品專(zhuān)業(yè)信息
撰寫(xiě)目的和基本思路
- 目的在于通過(guò)對(duì)太陽(yáng)能熱水器進(jìn)行全面的綜述調(diào)查，提出一種太陽(yáng)能熱水器改進(jìn)的新方案。 經(jīng)過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外太陽(yáng)能集熱器的原理、選擇性吸收涂層、集熱器結(jié)構(gòu)等方面的研究發(fā)現(xiàn)太陽(yáng)能集熱器還存在很多問(wèn)題，因此，在老師的指導(dǎo)下我們針對(duì)這些問(wèn)題對(duì)太陽(yáng)能集熱器的改進(jìn)提出了新的方案，并進(jìn)行可理論分析，是太陽(yáng)能集熱器真正的方便實(shí)用和實(shí)現(xiàn)對(duì)清潔能源的最大化利用。
科學(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)特之處
- 對(duì)國(guó)內(nèi)外的太陽(yáng)能集熱器進(jìn)行了綜述與研究，提出太陽(yáng)能集熱器新的改進(jìn)方案，作品實(shí)現(xiàn)了太陽(yáng)能集熱器的自動(dòng)控制和冷熱水分離；對(duì)真空玻璃外管進(jìn)行了分子自組裝處理，實(shí)現(xiàn)疏水防塵；對(duì)CPC反光板進(jìn)行了理論分析與建模計(jì)算；為集熱管增加遠(yuǎn)程控制的防護(hù)罩，防止大雪和冰雹；設(shè)計(jì)可調(diào)傾角的太陽(yáng)能支架，增加對(duì)太陽(yáng)光線的利用；與小型風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電裝置復(fù)合，為太陽(yáng)能集熱器的控制系統(tǒng)和小型家電供電，減少對(duì)家里交流電的使用。
應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義
- （1）該系統(tǒng)對(duì)太陽(yáng)能熱水器進(jìn)行全面的復(fù)合改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能熱水器的人工智能化和光電互補(bǔ)利用；（2）通過(guò)以上對(duì)太陽(yáng)能熱水器發(fā)展和風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展的調(diào)研，我們發(fā)現(xiàn)在清潔能源方面都占有很大優(yōu)勢(shì)。我們?cè)O(shè)計(jì)的集熱系統(tǒng)兼容這兩大方面，應(yīng)用前景很廣闊。（3）該作品提出的改進(jìn)方案涉及到自動(dòng)控制、風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電等方面的內(nèi)容，符合清潔能源的最前沿發(fā)展方向，更有利于風(fēng)光電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
學(xué)術(shù)論文摘要
- 為解決當(dāng)今社會(huì)太陽(yáng)能熱水器效率較低的問(wèn)題，本文在一般家用太陽(yáng)能熱水器的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了一種高效復(fù)合式的綜合型太陽(yáng)能熱水器。與普通太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)相比，該太陽(yáng)能集熱器具有冷熱水分離、自動(dòng)控制、防塵防雪等功能，并且通過(guò)增加反光板和改進(jìn)太陽(yáng)能的支架提高了集熱管的效率。另一方面該太陽(yáng)能集熱器與風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電裝置進(jìn)行了復(fù)合，實(shí)現(xiàn)了真正意義上的光電互補(bǔ)。
獲獎(jiǎng)情況
- 第四屆全國(guó)大學(xué)生節(jié)能減排社會(huì)實(shí)踐與科技競(jìng)賽東北大學(xué)選拔賽二等獎(jiǎng)
鑒定結(jié)果
- 有證書(shū)
參考文獻(xiàn)
- 集熱器結(jié)構(gòu)：淺述太陽(yáng)能集熱器的選型、太陽(yáng)能集熱器的分析與選用 cpc反光板：反光板對(duì)提高熱管真空管熱性能的研究 疏水薄膜：疏水薄膜研究現(xiàn)狀及展望、灰塵對(duì)太陽(yáng)能真空集熱管性能的影響 可調(diào)傾角：太陽(yáng)能熱水器傾角的設(shè)計(jì)方案、太陽(yáng)輻射接受面最佳傾角的計(jì)算與分析
同類(lèi)課題研究水平概述
- 當(dāng)前國(guó)內(nèi)外有很多文獻(xiàn)對(duì)太陽(yáng)能集熱器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析、改進(jìn)和綜述，包括管式、平板式、聚光型和復(fù)合型的。還有的對(duì)影響集熱器效率的因素進(jìn)行了分析與研究，比如灰塵、傾角、選擇性吸收涂層、真空度等。為實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能熱水器的自動(dòng)控制，還有很多研究人員對(duì)自動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，包括太陽(yáng)能智能溫度控制器設(shè)計(jì)、水溫水位控制器設(shè)計(jì)和增加反光板進(jìn)行自動(dòng)追蹤太陽(yáng)光的設(shè)計(jì)等。 但是很少有文獻(xiàn)對(duì)這些因素全面地總結(jié)和分析，大都是針對(duì)某一點(diǎn)進(jìn)行研究，比如太陽(yáng)能集熱器追蹤傳感器、對(duì)CPC反光板的研究、對(duì)太陽(yáng)能選擇性吸收涂層的研究等，沒(méi)有對(duì)太陽(yáng)能集熱器提出新的全面地改進(jìn)措施。 該論文在以上各方面研究文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行分析與研究，對(duì)某些方面的問(wèn)題還進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，進(jìn)而對(duì)太陽(yáng)能集熱器的復(fù)合設(shè)計(jì)提出了很多自己的意見(jiàn)，具有很多的借鑒價(jià)值。
