太阳能传热的基本理论.ppt

太阳能热利用的发展 及传热的基础知识,王一平 黄群武 天津大学化工学院,新能源利用技术,主要内容,太阳能热利用发展现状 传热学基础,太阳能热利用发展现状,太阳能热利用的发展现状,太阳能热利用就是直接将太阳的辐射能转化为热能的应用。 主要包括太阳热水器、太阳房、太阳灶、太阳干燥、太阳海水淡化及其它工农业应用。 截止2009年底，我国太阳能热水器年产量达到3000万m2，总保有量达到1.5亿m2 。 截止2009年底，我国已建起约2000万m2的太阳房。 2010年，我国太阳灶的保有量约为100余万台。,我国太阳热水产业发展迅速,太阳热水器产量和产值快速增长，所销售量和累计拥有量都已在世界首位 制订并实施了一批国家标准和行业标准，产品质量正在不断提高； 技术进步取得可喜的成绩，生产装备和生产手段都在不断完善 随着人民生活水平的提高，太阳热水器市场在全国范围内得到培育和扩大,全球太阳能热水器现状,2007年世界太阳能热水器国家所占份额分析,19952007年前世界太阳能热水器年增长容量变化,我国太阳热水器产量,2007年，我国太阳能热水器产量的增长速度约 为30%，年产量达到2340万m2，总保有量约为1.08亿m2。 2008年，我国太阳能热水器产量的年产量为 3100万m2，占世界总产量的76%，总保有量1.23亿m2。 2009年，我国太阳能热水器总保有量达到1.5亿 m2 。,我国太阳能热水器销售情况,2007年，我国太阳能热水器市场销售额约为320亿元人民币。 2008年，我国太阳能热水器市场销售额约为430亿元人民币。 2009年，我国太阳能热水器总产值超过500亿元人民币。,太阳能热水器产品结构,我国,世界,太阳热水器与其它热水器比较,太阳热水器与其它热水器比较,我国城市家庭, 燃气热水器占57.4%,电热水器占31.3%,而太阳能热水器只占7.6% 美国和日本的太阳能热水器市场占有率都超过了10%,澳大利亚为30%,以色列达到49%,塞浦路斯更是高达90%。 在我国城市家庭的购买预期调查中,燃气热水器、电热水器和太阳能热水器的比例将演变为35.8%、30.2%、23.2%,太阳能热水器的比例将大幅增长,太阳能与煤、燃油、燃气、电锅炉对比,未来家庭用热水的供给方式中，太阳能热水系统所占比重会越来越大。 预计到2015年，太阳能热水器的总保有量会达到2.32亿m2。 可节约标准煤3016万吨，减排二氧化碳2189.6万吨。,平板集热器技术发展方向,采用优质集热板芯，逐步发展高质全铜板芯； 采用优质选择性涂层； 盖板要求采用高透过率材料； 采用推广透明隔热材料以抑制对流，减少热损失； 开发建筑屋面模块式集热器,集热器板芯结构,玻璃真空管集热器技术发展方向,发展内置金属流道的玻璃真空集热器； 热管真空管；,我国太阳灶的发展,19792007年太阳灶使用保有量（千台）,截至2006年底，农业部在四川省甘孜和青海省玉树两个藏族自治州投资870万元实施的太阳能温暖工程项目全面完成。 两州11个县88个乡(镇)372个村的22800户牧民每户安装了一台太阳灶，实现了一户一灶，可为牧民年节约劳动力成本1368万元。 目前，我国太阳灶的保有量约200万台。,太阳灶在不同地区的使用情况,箱式,抛物面,漏斗式,太阳能空调技术,太阳能干燥技术,主动式,被动式,直接式,间接式,混合式,太阳能建筑,第一阶段为被动式大阳房 它是一种完全通过建筑物结构、朝向、布置以及相关材料的应用进行集取、储存和分配太阳能的建筑。,第二阶段为主动式太阳房 它是一种以太阳能集热器与风机、泵、散热器等组成的太阳能采暖系统或者与吸收式制冷机组成的太阳能空调及供热系统的建筑。,太阳能热利用,第三阶段是加上太阳电池应用，为建筑物提供采暖、空调、照明和用电，完全能满足这些要求的）称为“零能房屋”。,光伏建筑一体化,全部依靠太阳能供电、供热和空调的实验性太阳能房 (广州),传热学基础,导热特点,各种物质的导热机理,气体和液体：分子或原子的相互作用或碰撞 介电物质：晶体点阵或者晶格振动。其能量是量子化的，称之为声子，其热传导可看成是声子的相互作用和碰撞 金属晶体：主要是电子的相互作用和碰撞，声子贡献小。,导热基本定律,固体金属导热系数一般在十几至几百/m，与导电性能一样，随温度的增加而缓慢减小； 其它固体导热系数一般比金属小一两个数量级（石墨、金刚石除外）； 液体导热系数一般小于/m，除水和甘油等，绝大多数随温度升高而减小； 大多数气体导热系数都小于0.1/m，一般随温度升高而增大。,对流定义,对流传热基本特点,对流换热的基本定律,表面传热系数,辐射换热定义,电磁波谱,辐射换热基本特点,不同的表面对辐射的波长有选择性，黑色表面对各种波长的辐射几乎都是全部吸收，而白色表面可以反射几乎90的可见光。 物体的表面越粗糙、颜色越深，吸收率就越高，反射率越低。,非透明物体吸收太阳热,太阳辐射在玻璃中传递过程,将具有低发射率、高红外反射率的金属（铝、铜、银、锡等），