熱管式真空管與熱電片結(jié)合的新型太陽能利用裝置的研究.pdf

1、太陽能作為一種高效、清潔、無污染的新能源，世界各國對太陽能的開發(fā)利用越來越重視，多國政府將其納入國家能源發(fā)展規(guī)劃中。在太陽能各種利用中其光熱轉(zhuǎn)換應用最為普遍、技術也最為成熟，市場上光熱轉(zhuǎn)換產(chǎn)品也多種多樣。太陽能熱水器是太陽能光熱轉(zhuǎn)換中最為普及、經(jīng)濟性價比最高的利用方式，其成本相對較低，在全國各地得到廣泛的普及應用。尤其是真空管式太陽能熱水器大約占據(jù)國內(nèi)市場95％的份額。其結(jié)構(gòu)簡單，價格比較低廉而且在環(huán)境溫度較低時仍有比較高的效率。熱管式

2、真空管集熱器相比于其他真空管熱水器，其保溫效果更好，承壓能力高、耐冰凍、啟動更快。
　　熱管式真空管集熱器集熱溫度高，在太陽輻照比較充足時，可能制得過量的熱水無法充分利用，造成能量的浪費，因此將熱管式真空管集熱器與半導體熱電片結(jié)合，利用半導體的塞貝克效應，即可進行發(fā)電，又可以同時制得熱水。因為熱管真空管集熱器與熱電片結(jié)合的結(jié)構(gòu)簡單易操作，可作為小型的熱電發(fā)電裝置，因此不少類似的新應用也不斷出現(xiàn)。
　　本文通過設計制作熱管式真

3、空管與半導體熱電片結(jié)合的新型太陽能利用實驗平臺，并對其進行理論分析和實驗研究。通過編寫程序，對裝置的數(shù)學模型進行數(shù)值模擬，分析了外接負載、室外環(huán)境溫度、室外風速和水流速度對系統(tǒng)電性能的影響。系統(tǒng)要獲得最大輸出功率，外接負載應大于裝置內(nèi)阻值。在輻照為1000w/m2時，最大瞬時電效率為3.2％。模擬結(jié)果表明室外風速和環(huán)境溫度對電性能影響較小，聯(lián)箱下層水流速度對電效率影響比較明顯，可將熱電片冷端熱量快速的帶走，是冷端溫度不致過高。對合肥的實

4、際天氣數(shù)據(jù)分析表明，中午可產(chǎn)生最大溫差175℃，此時最大瞬時電效率為2.8％。
　　通過對該系統(tǒng)的熱電熱水性能進行實驗測試。在發(fā)電模式下，得到熱電片在開路時候的最大輸出電壓為22V，此時冷熱端溫差為110℃。系統(tǒng)在負載電阻為25Ω左右時有最大輸出功率，熱電片的全天的平均溫差為80℃，理論模擬溫差為88℃，實驗系統(tǒng)的全天平均發(fā)電效率為1.2％，此時理論模擬電效率為1.3％，實驗測得相應的熱效率為39％，系統(tǒng)在制熱優(yōu)先模式下的熱效率為