熱管式真空管太陽能集熱器及其應(yīng)用

前言

人類開發(fā)利用太陽能，對于節(jié)約常規(guī)能源、保護(hù)自然環(huán)境、減緩氣候變化、促進(jìn)社會可持續(xù)發(fā)展，都具有極其重要的意義。作為各種太陽能熱利用系統(tǒng)關(guān)鍵部件的太陽能集熱器，是吸收太陽輻射并將產(chǎn)生的熱能傳遞到傳熱介質(zhì)的裝置。為了要減少太陽能集熱器中通過傳導(dǎo)、對流和輻射等方式造成的換熱損失，各種類型的真空管太陽能集熱器已相繼問世。每臺真空管集熱器都由若干支“真空集熱管”(簡稱“真空管”)組成，它們是構(gòu)成真空管集熱器的核心部件。按吸熱體的材料種類，真空管可分為玻璃吸熱體真空管和金屬吸熱體真空管兩大類。熱管式真空管就是金屬吸熱體真空管中的一種。熱管式真空管集熱器與全玻璃真空管集熱器、平板型集熱器是國內(nèi)廣泛應(yīng)用的三類太陽能集熱器，有較高的技術(shù)含量和創(chuàng)新性，具有熱效率高、抗冰凍、啟動快、保溫好、承壓大、耐熱沖擊等諸多優(yōu)點(diǎn)。為了進(jìn)一步提高太陽能集熱器運(yùn)行溫度，拓寬太陽能應(yīng)用領(lǐng)域，北京市太陽能研究所的科技人員從1986年起就著手研制熱管式真空管集熱器。20多年來，熱管式真空管集熱器的發(fā)展走過了十分艱巨而又不平凡的歷程，先后經(jīng)歷了實(shí)驗(yàn)室研究、中試研究、中試生產(chǎn)、規(guī)?；a(chǎn)、開拓國內(nèi)外市場等幾個(gè)不同的階段?！盁峁苁秸婵展芴柲芗療崞餮兄祈?xiàng)目”一開始就受到國際和國內(nèi)的高度關(guān)注，曾先后被列為聯(lián)合國開發(fā)計(jì)劃署(UNDP)支持下的國際科技合作項(xiàng)目、中德兩國政府間科技合作項(xiàng)目、國家新能源工程技術(shù)研究中心的研究開發(fā)項(xiàng)目、國家技術(shù)改造“雙加”工程項(xiàng)目、北京市重點(diǎn)科研項(xiàng)目、北京市科研中試基地項(xiàng)目等。在20多年期間，廣大科技人員攻克了一個(gè)又一個(gè)技術(shù)難關(guān)，先后取得了10多項(xiàng)國家發(fā)明專利和實(shí)用新型專利，分別榮獲了北京市科學(xué)技術(shù)進(jìn)步一等獎(jiǎng)和國家技術(shù)發(fā)明四等獎(jiǎng)；還及時(shí)地將科技成果轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力，建成了北京市第一個(gè)科研中試基地。目前，熱管式真空管集熱器及其系列產(chǎn)品已成為我國太陽能熱利用領(lǐng)域中深受廣大用戶歡迎的高科技產(chǎn)品，也已成為國際市場中極具競爭力的太陽能產(chǎn)品。自20世紀(jì)90年代中期以來，熱管式真空管集熱器已逐步進(jìn)入國內(nèi)外市場，已在太陽能熱水、太陽能采暖、太陽能空調(diào)、太陽能工業(yè)加熱等許多領(lǐng)域得到應(yīng)用，使我們積累了一定的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。然而，迄今為止，國內(nèi)尚未出版過任何一本有關(guān)熱管式真空管太陽能集熱器的專著。越來越多的讀者雖然聽說過熱管式真空管集熱器的許多優(yōu)點(diǎn)，也收集到熱管式真空管集熱器在各地的應(yīng)用信息，但并不了解有關(guān)熱管式真空管集熱器的技術(shù)內(nèi)容及其應(yīng)用情況，經(jīng)常來向我們詢問。鑒于這種情況，我們決定編著《熱管式真空管太陽能集熱器及其應(yīng)用》一書。本書將較為深入地闡述熱管式真空管及其集熱器的基本結(jié)構(gòu)、工作原理、制造方法、熱性能分析、熱性能測定等內(nèi)容，并分別介紹它們在國內(nèi)外的許多應(yīng)用實(shí)例，包括：太陽能熱水系統(tǒng)、太陽能采暖和熱水組合系統(tǒng)、太陽能制冷空調(diào)系統(tǒng)、太陽能工業(yè)加熱系統(tǒng)。本書將遵循理論與實(shí)踐相結(jié)合的原則，既有一定深度的理論分析，又有大量具有參考價(jià)值的應(yīng)用實(shí)例，以滿足不同讀者群的需求。由于編寫時(shí)間倉促、作者水平有限，書中疏漏之處在所難免，敬請讀者批評指正，并提出寶貴意見，以便今后補(bǔ)充、修訂。何梓年 李煒朱 敦智2011年6月

內(nèi)容概要

　　本書較為深入地闡述熱管式真空管及其集熱器的基本結(jié)構(gòu)、工作原理、制造方法、熱性能分析、熱性能測定等內(nèi)容，并分別介紹它們在國內(nèi)外的許多應(yīng)用實(shí)例，包括：太陽能熱水系統(tǒng)、太陽能采暖和熱水組合系統(tǒng)、太陽能制冷空調(diào)系統(tǒng)、太陽能工業(yè)加熱系統(tǒng)。《熱管式真空管太陽能集熱器及其應(yīng)用》將遵循理論與實(shí)際相結(jié)合的原則，既有一定深度的理論分析，又有大量具有參考價(jià)值的應(yīng)用實(shí)例，以滿足不同讀者群的需求。
　　本書可作為太陽能熱利用的研究、生產(chǎn)、銷售人員和工程設(shè)計(jì)人員以及相關(guān)專業(yè)師生的參考書。

書籍目錄

第1章  概述
  1.1  真空管太陽能集熱器
    1.1.1  真空管集熱器的提出
    1.1.2  真空管集熱器的分類
  1.2  金屬吸熱體真空管集熱器
    1.2.1  同心套管式真空管集熱器
    1.2.2  U形管式真空管集熱器
    1.2.3  儲熱式真空管集熱器
    1.2.4  內(nèi)聚光真空管集熱器
    1.2.5  直通式真空管集熱器
  1.3  熱管式真空管集熱器在我國的發(fā)展歷程
    1.3.1  概況
    1.3.2  熱管式真空管集熱器的主要發(fā)展階段
  1.4  本書的主要內(nèi)容
第2章  熱管式真空集熱管
  2.1  基本結(jié)構(gòu)
  2.2  工作原理
    2.2.1  熱管
    2.2.2  選擇性吸收涂層
    2.2.3  玻璃一金屬封接
    2.2.4  真空排氣
  2.3  制造方法
    2.3.1  熱管制造工藝流程
    2.3.2  吸熱板總成工藝流程
    2.3.3  玻璃管制造工藝流程
    2.3.4  真空集熱管總成工藝流程
    2.3.5  熱管式真空集熱管主要制造設(shè)備
  2.4  技術(shù)要求
  2.5  熱性能測定
    2.5.1  輸出功率的測定
    2.5.2  空曬性能參數(shù)的測定
第3章  熱管式真空管集熱器
  3.1  基本結(jié)構(gòu)
  3.2  主要優(yōu)點(diǎn)
  3.3  熱性能分析
    3.3.1  基本假設(shè)
    3.3.2  基本方程
    3.3.3  總熱損失系數(shù)
    3.3.4  效率因子
    3.3.5  熱轉(zhuǎn)移因子
    3.3.6  理論計(jì)算實(shí)例
  3.4  熱性能測定
    3.4.1  測試儀表
    3.4.2  試驗(yàn)臺架
    3.4.3  瞬時(shí)效率曲線的測定
    3.4.4  時(shí)間常數(shù)的測定
    3.4.5  入射角修正系數(shù)的測定
    3.4.6  壓力降的測定
第4章  半圓柱面吸熱板熱管式真空管集熱器
  4.1  基本結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)
  4.2  熱性能分析
    4.2.1  相對太陽輻照度
    4.2.2  能量收益因子
    4.2.3  能量收益
  4.3  熱性能測定
    4.3.1  入射角修正系數(shù)
    4.3.2  測量結(jié)果
第5章  太陽能熱水系統(tǒng)
  5.1  太陽能熱水系統(tǒng)分類與特點(diǎn)
    5.1.1  按系統(tǒng)的特征進(jìn)行分類
    5.1.2  按建筑中集熱與供熱水范圍進(jìn)行分類
    5.1.3  按其他方法進(jìn)行分類
  5.2  太陽能熱水系統(tǒng)發(fā)展趨勢
    5.2.1  太陽能熱水器產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀
    5.2.2  太陽能熱水系統(tǒng)發(fā)展趨勢
    5.2.3  太陽能熱水系統(tǒng)與建筑結(jié)合的基本含義
  5.3  民用建筑太陽能熱水系統(tǒng)的集熱器面積
    5.3.1  直接系統(tǒng)的集熱器總面積
    5.3.2  間接系統(tǒng)的集熱器總面積
  5.4  國內(nèi)太陽能熱水系統(tǒng)實(shí)例
    5.4.1  上海公安高等?？茖W(xué)校太陽能集中供熱水系統(tǒng)
    5.4.2  天津頂秀欣園太陽能集中一分散供熱水系統(tǒng)
    5.4.3  太陽能分散供熱水系統(tǒng)及其應(yīng)用案例
  5.5  國外太陽能熱水系統(tǒng)實(shí)例
    5.5.1  泰國曼谷的太陽能熱水系統(tǒng)
    5.5.2  分體式太陽能熱水系統(tǒng)
第6章  太陽能供熱采暖系統(tǒng)
  6.1  太陽能供熱采暖系統(tǒng)的特征
    6.1.1  太陽能采暖系統(tǒng)的特點(diǎn)
    6.1.2  太陽能組合系統(tǒng)概念的提出
    6.1.3  采暖負(fù)荷和生活熱水負(fù)荷的比較
    6.1.4  儲水箱的特性
  6.2  太陽能組合系統(tǒng)的熱特性
    6.2.1  太陽能組合系統(tǒng)的熱性能參數(shù)
    6.2.2  太陽能組合系統(tǒng)的過熱保護(hù)
  6.3  國內(nèi)太陽能供熱采暖系統(tǒng)實(shí)例
    6.3.1  西藏普魯崗日太陽能供熱采暖系統(tǒng)
    6.3.2  拉薩火車站單身宿舍太陽能供熱采暖系統(tǒng)
  6.4  國外太陽能采暖和熱水組合系統(tǒng)實(shí)例
    6.4.1  羅馬尼亞科拉威爾市的太陽能組合系統(tǒng)
    6.4.2  保加利亞索菲亞市的太陽能組合系統(tǒng)
第7章  太陽能制冷空調(diào)系統(tǒng)
  7.1  太陽能制冷空調(diào)系統(tǒng)分類與特點(diǎn)
    7.1.1  太陽能制冷空調(diào)系統(tǒng)的分類
    7.1.2  吸收式制冷機(jī)組的分類
    7.1.3  吸收式制冷系統(tǒng)的特點(diǎn)
    7.1.4  太陽能吸收式制冷空調(diào)系統(tǒng)工作原理
    7.1.5  多級太陽能吸收式制冷系統(tǒng)
    7.1.6  國內(nèi)外已安裝的太陽能空調(diào)系統(tǒng)匯總
  7.2  國內(nèi)太陽能空調(diào)系統(tǒng)實(shí)例
    7.2.1  山東乳山太陽能空調(diào)示范系統(tǒng)
    7.2.2  北京北苑太陽能空調(diào)示范系統(tǒng)
  7.3  國外太陽能空調(diào)系統(tǒng)實(shí)例
    7.3.1  美國洛杉磯的太陽能空調(diào)系統(tǒng)
    7.3.2  韓國安山的太陽能空調(diào)系統(tǒng)
    7.3.3  馬來西亞吉隆坡的太陽能空調(diào)系統(tǒng)
第8章  太陽能工業(yè)加熱系統(tǒng)
  8.1  太陽能工業(yè)加熱系統(tǒng)特點(diǎn)
    8.1.1  主要特點(diǎn)
    8.1.2  潛在的應(yīng)用領(lǐng)域
  8.2  國內(nèi)太陽能工業(yè)加熱系統(tǒng)實(shí)例
    8.2.1  遼河油田太陽能原油加熱系統(tǒng)
    8.2.2  上海造幣廠太陽能工藝加熱系統(tǒng)
  8.3  國外太陽能工業(yè)加熱系統(tǒng)實(shí)例
    8.3.1  新加坡的太陽能實(shí)驗(yàn)用高溫?zé)崴訜嵯到y(tǒng)
    8.3.2  韓國利川的太陽能醬油工藝加熱系統(tǒng)
附錄
  附錄1  各種熱管的工作溫度范圍、典型工作介質(zhì)及其相容管殼材料
  附錄2  各類材料的太陽吸收比和發(fā)射率
  附錄3  我國70個(gè)城市各月的太陽能資源及氣象參數(shù)
  附錄4  固體的熱物理性質(zhì)
  附錄5  液體的熱物理性質(zhì)
  附錄6  氣體的熱物理性質(zhì)
參考文獻(xiàn)

編輯推薦

《熱管式真空管太陽能集熱器及其應(yīng)用》：為了滿足廣大工程技術(shù)人員希望了解有關(guān)熱管式真空管太陽能集熱器知識的需要，我國多年從事太陽能熱利用技術(shù)研究開發(fā)和推廣應(yīng)用的科技人員何梓年、李煒、朱敦智，在總結(jié)我國研究開發(fā)及國內(nèi)外工程實(shí)踐的基礎(chǔ)上，編寫了這本《熱管式真空管太陽能集熱器及其應(yīng)用》。本書內(nèi)容豐富，資料翔實(shí)，既有一定深度的理論分析，又有大量具有參考價(jià)值的應(yīng)用實(shí)例，可成為從事太陽能熱利用工程技術(shù)人員有用的參考書，值得一讀。

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