熱管式真空管與熱電片結(jié)合的新型太陽(yáng)能利用裝置的研究.pdf

1、太陽(yáng)能作為一種高效、清潔、無(wú)污染的新能源，世界各國(guó)對(duì)太陽(yáng)能的開發(fā)利用越來(lái)越重視，多國(guó)政府將其納入國(guó)家能源發(fā)展規(guī)劃中。在太陽(yáng)能各種利用中其光熱轉(zhuǎn)換應(yīng)用最為普遍、技術(shù)也最為成熟，市場(chǎng)上光熱轉(zhuǎn)換產(chǎn)品也多種多樣。太陽(yáng)能熱水器是太陽(yáng)能光熱轉(zhuǎn)換中最為普及、經(jīng)濟(jì)性價(jià)比最高的利用方式，其成本相對(duì)較低，在全國(guó)各地得到廣泛的普及應(yīng)用。尤其是真空管式太陽(yáng)能熱水器大約占據(jù)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)95％的份額。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格比較低廉而且在環(huán)境溫度較低時(shí)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(dòng)更快。
　　熱管式真空管集熱器集熱溫度高，在太陽(yáng)輻照比較充足時(shí)，可能制得過(guò)量的熱水無(wú)法充分利用，造成能量的浪費(fèi)，因此將熱管式真空管集熱器與半導(dǎo)體熱電片結(jié)合，利用半導(dǎo)體的塞貝克效應(yīng)，即可進(jìn)行發(fā)電，又可以同時(shí)制得熱水。因?yàn)闊峁苷婵展芗療崞髋c熱電片結(jié)合的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(yīng)用也不斷出現(xiàn)。
　　本文通過(guò)設(shè)計(jì)制作熱管式真

3、空管與半導(dǎo)體熱電片結(jié)合的新型太陽(yáng)能利用實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，并對(duì)其進(jìn)行理論分析和實(shí)驗(yàn)研究。通過(guò)編寫程序，對(duì)裝置的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行數(shù)值模擬，分析了外接負(fù)載、室外環(huán)境溫度、室外風(fēng)速和水流速度對(duì)系統(tǒng)電性能的影響。系統(tǒng)要獲得最大輸出功率，外接負(fù)載應(yīng)大于裝置內(nèi)阻值。在輻照為1000w/m2時(shí)，最大瞬時(shí)電效率為3.2％。模擬結(jié)果表明室外風(fēng)速和環(huán)境溫度對(duì)電性能影響較小，聯(lián)箱下層水流速度對(duì)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(guò)高。對(duì)合肥的實(shí)

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(shí)最大瞬時(shí)電效率為2.8％。
　　通過(guò)對(duì)該系統(tǒng)的熱電熱水性能進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)試。在發(fā)電模式下，得到熱電片在開路時(shí)候的最大輸出電壓為22V，此時(shí)冷熱端溫差為110℃。系統(tǒng)在負(fù)載電阻為25Ω左右時(shí)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(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的全天平均發(fā)電效率為1.2％，此時(shí)理論模擬電效率為1.3％，實(shí)驗(yàn)測(cè)得相應(yīng)的熱效率為39％，系統(tǒng)在制熱優(yōu)先模式下的熱效率為