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1、平板式太阳能热水器能效评估与改进,数据分析部分,潘涛 06300190041陆尧杰 06300190019,潘涛 2008.12.23 设研3期末报告,仪器图片,数据采集卡,Tracer DAQ 数据记录软件,潘涛 2008.12.23 设研3期末报告,升温情况：,11月29日（实验时间：9：20-12：45 室温变化范围：15.619.0）,1号温度计,2号温度计,潘涛 2008.12.23 设研3期末报告,12月1日（实验时间：10：0013：00 室温变化范围：15.920.0）,1号温度计,2号温度计,从以上曲线可以看出，2只温度计测量的温度上升变化基本一致。然而两只温度计测量温度的差
2、值却是时刻在变化：,潘涛 2008.12.23 设研3期末报告,两只温度计差值：,11月29日,（2号温度计与1号差值）,12月1日,（1号温度计与2号温度计）,从这两张温差曲线可以看出，2只温度计的差值在逐渐缩小，水箱中水的温度分布逐渐趋于均匀。,潘涛 2008.12.23 设研3期末报告,集热器效率：,考虑到水箱自身的散热，故在计算平板集热器的效率应进行水箱散热的补偿，具体方法为：遮盖平板，测量水箱中水温的变化（并区分关闭循环和不关闭循环两种降温方式），得出水箱中水的散热曲线和散热速率，并在相应温度段，加入损失的热量。例如：当温度从t1 上升为t2（时间间隔为5分钟）时，观察冷却曲线，发现
3、相应在t2温度（或者一个最接近t2的温度点）之后的5分钟内，温度下降为t3，则实际的升温计为 t2t1+t2t3。,潘涛 2008.12.23 设研3期末报告,计算：设SR为太阳辐射量，SR=SR（t）（SR的单位是w/m2，温度为T（t）（T为两点温度的算术平均值）效率=用于加热水所获得的热量/太阳辐射总能量 即=CwwVT/SSR（t）t上式中，Cw为水的比热容4.2103 J/(kgC),w为水的密度（1.0103 kg/m3）,V为水箱中水的体积，T=T（t2）T（t1）。S是平板集热器的表面积，t是照度计采集数据的时间间隔（2s）。,潘涛 2008.12.23 设研3期末报告,照度计
4、记录的数据为太阳的照度，单位为fc(1 fc=10.76 Lux),经查询(http:/www.apogee-Lux=0.0185 ppf(ppf 即mol m-2 s-1)又查得（太阳辐射能的测量与标准，王炳忠，科学出版社1988，p4,表1.1）各光谱段太阳辐射照度分布状况（此表为地外情况，近似认为地面接受情况与此相同）如下：,通过计算可以得出，对于太阳光，平均每摩尔光子含有1.56105 J的能量因此可以将照度（fc）与辐射功率密度（w/m2）联系起来。,潘涛 2008.12.23 设研3期末报告,11月29日：水箱散热曲线（未关闭循环）：,1号温度计冷却,2号温度计冷却,潘涛 2008
5、.12.23 设研3期末报告,效率：,未加入散热补偿,加入散热补偿,潘涛 2008.12.23 设研3期末报告,12月1日：,水箱散热曲线（关闭循环）：,1号温度计冷却,2号温度计冷却,潘涛 2008.12.23 设研3期末报告,效率：,未考虑散热补偿,考虑散热补偿,潘涛 2008.12.23 设研3期末报告,数据分析：,实验数据的最大缺陷是在计算平板集热器效率时出现大于100%的情况，这是因为在水箱升温时缺少搅拌，使得水箱局部升温过快，而其他部分升温不明显，从而使水箱温度不均匀。但是在效率分布图中，温度大于50度的部分比较符合实际，因为此时水箱中的温度分布趋于均匀，这一点可以从2支温度计的温差曲线中得到证实。当室外温度比较低时，水箱自身的散热很明显，这可以从11月29日的效率分布图中可以得出，在温度大于50度的部分出现效率为负的情况（未考虑散热损失）。,潘涛 2008.12.23 设研3期末报告,通过对散热曲线的拟和（用5次多项式拟和，参数误差最大为1%，基本符合要求）并求导得出散热速率，再分别将打开循环和关闭循环两者的结果（需取绝对值后，因为散热曲线的斜率为负）相减，得到两者差值的曲线，如下图（横轴为时间，纵轴为散热速率）,可以发现在冷却实验中，循环开启的系统散热明显大于循环关闭的系统,潘涛 2008.12.23 设研3期末报告,
