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精编完整版全天候自动跟踪太阳灶可研报告论文
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全天候自动跟踪太阳灶研究报告
摘要
20世纪以来,随着社会经济的发展和人民生活水平的提高,对能源的需求量不断增长。
化石能源资源的有限性,以及他们在燃烧过程中对全球气候和环境所产生的影响日益为人们所关注。
太阳能逐渐成为最引人注目,开展研究工作最多,应用最广的能源。
太阳灶是利用太阳能辐射,通过聚光获取热量,进行炊事烹饪食物的一种装置。
它不燃烧任何燃料;没有任何污染;正常使用时比蜂窝煤炉还要快;和煤气灶速度一致。
本文主要紧扣专业所学知识,在传统太阳灶的基础上,通过小组成员的集思广益,深入了解、设计和探索,提出了“全天候自动跟踪太阳灶”的理念。
将集热导热储热集合于一体,利用小型的光伏电池板发电,加入太阳灶自动跟踪装置,提高对太阳光的吸收效率的新型太阳灶,满足人们对太阳灶的使用要求,减少对传统能源的依赖,更多更高效的使用太阳能这种清洁能源,真正做到可持续发展。
关键词:
太阳灶、自动跟踪、集热、储热、全天候
全天候自动跟踪太阳灶研究报告
第1章传统太阳灶
1.1太阳灶的研究研发历史
世界上第一个太阳灶设计者是法国的穆肖,1860年他奉拿破仑三世之命,研究用抛物面镜反射太阳能集中到悬挂的锅上,供驻在非洲的法军使用。
1878年阿塔姆斯又曾作了许多研究和改进,此后,印度便有10家工厂生产。
到了1889年全世界就有了许多太阳灶的专利,有了各种各样形式的太阳灶。
太阳灶在广大农村,特别是在燃料缺乏地区,具有很大的实用价值。
目前世界上太阳灶的利用相当广泛,技术也比较成熟,它不仅可以节约煤炭、电力、天然气,而且十分干净,毫无污染,是一个可望得到大力推广的太阳能利用装置。
1.2太阳灶的分类
1.2.1箱式太阳灶
箱式太阳灶根据黑色物体吸收太阳辐射较好的原理研制而成。
它是一只典型的箱子,朝阳面是一层或二层平板玻璃盖板,安装在一个托盖条上,其目的是为了让太阳辐射尽可能多地进入箱内,并尽量减少向箱外环境的辐射和对流散热。
里面放了一个挂条来挂放锅及食物。
箱内表面喷刷黑色涂料,以提高吸收太阳辐射的能力。
箱的四周和底部采用隔热保温层。
箱的外表面可用金属或非金属,主要是为了抗老化和形状美观。
整个箱子包括盖板与灶体之间用橡胶或密封胶堵严缝隙。
使用时,盖板朝阳,温度可以达到100°C以上,能够满足蒸、煮食物的要求。
这种太阳灶结构极为简单,可以手工制作,且不需要跟踪装置,能够吸收太阳的直射和散射能量,故信产品价格十分低。
但由于箱内温度较低,不能满足所有的炊事要求,推广应用受到很大限制。
1.2.2平板式太阳灶
利用平板集热器和箱式太阳灶的箱体结合起来就形平板式太阳灶。
平板集热器可以应用全玻璃真空管,它们均可以达到100°C以上,产生蒸汽或高温液体,将热量传入箱内进行烹调。
普通拼版集热器如果性能很好也可以应用。
例如盖板黑的涂料采用高质量选择性涂料,其集热温度也可以达大100°C以上。
这种类型的太阳灶只能用于蒸煮或烧开水,大量推广应用也受到很大限制。
1.2.3聚光式太阳灶
聚光式太阳灶是将较大面积的阳光聚焦到锅底,使温度升到较高的程度,以满足炊事要求。
这种太阳灶的关键部件是聚光镜,不仅有镜面材料的选择,还有几何形状的设计。
最普通的反光镜为镀银或镀铝玻璃镜,也有铝抛光镜面和涤纶薄膜镀铝材料等。
聚光式太阳灶的镜面设计,大都采用旋转抛物面的聚光原理。
在数学上若抛物线绕主轴旋转一周,所得的面,即称为“旋转抛物面”。
若有一束平行光沿主轴射向这个抛物面,遇到抛物面的反光,则光线都会集中反射到定点的位置,于是形成聚光,或叫“聚焦”作用。
作为太阳灶使用,要求在锅底形成一个焦面,才能达到加热的目的。
换言之,它并不要求严格地将阳光聚集到一个点上,而是要求一定的焦面。
确定了焦面之后,我们就不难研究聚光器的聚光比,它是决定聚光式太阳灶的功率和效率的重要因素。
聚光比K可用公式求得:
K=采光面积焦面面积。
采光面积是指太阳灶在使用时反射镜面阳光的有效投影面积。
根据我国推广太阳灶的经验,设计一个700~1200瓦功率的聚光式太阳灶,通常采光面积约为1.5~2.0平方米。
个别大型蒸汽太阳灶也是聚光式太阳灶,但其采光面积较大,有的要在5平方米以上。
聚光式太阳灶除采用旋转抛物面反射镜外,还有将抛物面分割成若干段的反射镜,光学上称之为菲涅耳镜,也有把菲涅耳镜做成连续的螺旋式反光带片,俗称“蚊香式太阳灶”。
这类灶型都是可折叠的便携式太阳灶。
聚光式太阳灶的镜面,有用玻璃整体热弯成型,也有用普通玻璃镜片碎块粘贴在设计好的底板上,或者用高反光率的镀铝涤纶薄膜裱糊在底板上。
底板可用水泥制成,或用铁皮、钙塑材料等加工成型。
也可直接用铝板抛光并涂以防氧化剂制成反光镜。
聚光式太阳灶的架体用金属管材弯制,锅架高度应适中要便于操作,镜面仰角可灵活调节。
为了移动方便,也可在架底安装两个小轮,但必须保证灶体的稳定性。
在有风的地方,太阳灶要能抗风不倒。
可在锅底部位加装防风罩,以减少锅底因受风的影响而功率下降。
有的太阳灶装有自动跟踪太阳的跟踪器,但是一般认为这只会增加整灶的造价。
中国农村推广的一些聚光式太阳灶。
大部分为水泥壳体加玻璃镜面,造价低,便于就地制作,但不利于工业化生产和运输。
1.2.4室内太阳灶
前面介绍的三种太阳灶都必须在室外进行炊事操作,工作环境恶劣,也不卫生,为此又研制生产出室内太阳灶。
这种太阳灶的主要特点是采用传热介质(液体),把室外聚集接收到的太阳辐射能传递到室内,然后供人们用来烹调食物。
考虑到室内操作的稳定性,应增加蓄热装置。
1.2.5储能太阳灶
储能太阳灶是利用光学原理使低品位阳光通过聚焦达到800到1000℃的高温能量后,再利用导光镜或光纤使高温光束导向灶头直接利用或将能量储存起来。
这种全新的太阳灶不仅可以做饭烧水,烘烤,储能,而且还可以作为阳光源导向室内作照明用或作花卉、盆景的光照用。
1.3太阳灶的使用方法
1.3.1注意要点
1、太阳灶安放占据空间大,选址要合理。
应放在住宅北墙的开阔、避风、平坦处。
底座接地要平稳牢靠。
2、要避开周围高大建筑物及树木、电杆等能遮阴挡光的地方。
3、不要放在人、畜机械经常活动和容易阻碍其他活动的地方。
4、不要放在距草、树和其他易燃物品较近处。
⑤不要放在潮湿的地方。
1.3.2使用方法
1、使用太阳灶的灶具底部要涂黑,新灶具要用柴、草熏黑底部,减少光的透射,增加反射光波,提高热效率。
2、安装要合理,应根据抛物线上的点到焦点和准线的距离,保证旋转灵活。
按具体设计规格、要求安装使用,使之达到良好的使用效果。
3、使用太阳灶时,应随季节和时间的变化进行调整。
由于太阳每日东起西落,阳光不断偏西移动,所以太阳灶同样也得跟踪阳光从东偏西旋转,不断调整方位与高度,用手动法调节好焦距。
首先调节方位,用手抓住灶壳上边缘左右推转,使灶面正对阳光;其次调节高度,用左手抓住灶的上沿,上下活动试压,右手调节调节杆(旋转螺丝杆),眼看灶面锅具对准焦斑于锅底部中央位置即可。
按时调整灶面,始终保持焦斑照在灶具底部。
4、如想提高其热利用率,减少热损失,最好自制一个能放在锅圈上的无底保温避风的保温套,重量不得超过2千克。
农村一般可就地取材,用无底废铁盒(脸盆)。
保温套可由两部分组成,即保温圈和保温帽。
保温圈可用轻型绝热材料做成的圆筒。
绝热材料绝对要耐高温(高于800℃以上),以防止烧坏或造成火灾。
保温帽盖在锅具上部,一般可用棉布缝制即可。
⑤太阳灶上的锅具盖要严密,不漏气。
1.3.3太阳灶的维修保养
1、灶面:
①聚光灶最重要的部件是灶面,它直接影响其热效率、寿命与成本。
注意保护镀铝膜表面清洁,延长反光材料寿命。
②使用时灶面如积有灰尘、水滴、泥、草等,应用柔软东西或棉布轻擦表面,绝不能用硬物或带有腐蚀性的化学品擦洗,以免反光材料起反应而受侵害。
③防止人为撕揭灶面反光材料或石子等物打碰镜片。
④灶面的锅圈、支架负荷不要超过10千克。
⑤如遇刮风时,应将灶面背风放置,必要时底座加压重物,加固支撑装置,以防灶架(体)被风刮倾斜、翻倒、损坏。
⑥每次用完灶后,必须将灶面背向太阳(雨面)。
离家时,要将灶固定,放在安全处。
长期不用时,要保养旋转及各部件,以防使用期不灵活或生锈,必要时还需喷刷防锈漆。
⑦灶面反光膜或其他部件一般使用数年后需要更换。
也可根据有关设计数据、性能参数校正维修整体灶况,保持其原有效果,继续使用。
2、灶体:
①防止暴雨、冰雹打破反光面和雨水进入镜片缝隙缩短镜片寿命。
下雨天,应用塑料膜或棚布遮盖灶体。
②严禁人、物对灶壳的碰撞,以免损坏灶体。
③保持灶架灵活使用,即能水平操作,又可垂直调整,旋转平稳。
1.4太阳灶的优点
1、经济效益。
不用煤,不用电,不用液化气,不用柴草,不用花一分钱,您只利用太阳光就可以烧水、做饭。
在有阳光的地方使用,既方便又省钱,一次投资长期收益。
2、社会效益。
一是省劳力,不用砍柴。
二是节柴省煤。
三是改善您的吃饭条件,提高您的健康水平,本产品烧水做饭为纯天然无污染,清洁、无烟尘和油垢。
3、生态效益。
对环境无任何污染。
节约煤炭和柴草,减少二氧化碳排放量,不仅解决了燃料问题,还可以大量减少焚烧,保护了农村环境,维持生态平衡,是国家提倡节能环保的产品。
1.5太阳灶的缺点
1、阴天下雨不能用,
2、室内不能用,
3、城市里用量少,国外像南非等国家很是畅销。
第2章全天候自动跟踪太阳灶
2.1全天候自动跟踪太阳灶的设计
本项目所设计的这款全天候自动追踪室内太阳灶是在原有太阳灶的基础上增加一些辅助系统,促使节能环保的太阳灶能更加方便的应用于广大的人群。
我们所设计产品的结构简图如图1:
(注:
图示结构图是为方便理解而设计的,实际产品的结构有一点改变,储热箱会安装在灶台的下方,这样可以有效的利用空间)
2.1.1模拟光源和集热装置
模拟光源由大功率白炽灯泡外加个人设计的铝制灯罩及铝合金灯架组成。
集热装置分为反光镜、集热管和自动追踪太阳光系统(在下一部分单独介绍),反光镜由铝板制作,表面采用精工艺贴一层反射率达90%以上的镀铝反射膜(市场有卖),反光镜的两翼各镶嵌一块太阳能电池板,所得电能储存在系统中的蓄电池内,为系统中所需动力的装置提供能源;集热管由普通钢管作为基底,在表面加吸热涂层,最后加一根在内部镶嵌了波纹状膨胀节的玻璃管,用作真空隔热。
集热管的结构图如图2:
2.1.2自动追踪直射太阳光系统
太阳能自动跟踪控制器主要包括传感器、步进电机、单片机、蓄电池、太阳能电池、其他小配件若干。
其工作原理是将一个传感器安装太阳能装置上,根据太阳光的位置,驱动电机,带动机械转动机构,始终跟随太阳位置运动。
当太阳偏转一定角度时(一般5--10分钟左右),控制器发出指令,转动机构旋转几秒钟,到达正对太阳位置时时停止,等待下一个太阳偏转角度,一直这样间歇性运动;当阴天或晚上没有太阳出现时停止动作;只要出现太阳它就自动寻找并跟踪到位,全自动运行,无需人工干预,东西向、南北向二维控制,也可单方向控制,使用电源直流12--24伏。
原理图如图3。
图3自动追踪系统整体方案图
2.1.3储热及热交换装置
储热装置主要包括储热箱、隔热层、热交换相变材料纯锡和内部放置导热油的热转化涡旋状铜管。
其结构图示可从图1中了解。
隔热箱由钢材制作,外面涂上足够的隔热层以便防止较多热量散失;在集热管中加热到高温的导热油经液泵的作用从猪回路输出管道流到涡旋状铜管中,铜管的热量将储热箱中的相变材料——锡加热到一定温度变成液态,储存热量,如果要使用热量,则利用次回路液泵作用将低温导热油导入储热箱中的次回路涡旋状铜管,液态的锡迅速散热并加热导热油,加热后的导热油经次回路输出管输出。
储热箱会配上温度显示器,这样就可以直观的了解所储存的温度能不能正常使用。
2.1.4导热装置
导热装置由高温导热管、低温导热管和液泵三部分组成。
我们的基本原理是:
当太阳光照射在反光材料上时,阳光经过反射,热量集中在集热管上。
集热管有两部分组成,内部是铜管,外部是一层真空玻璃管。
铜管可以承受极冷和极热的温度,且适应温度剧烈变化(—高温—低温—高温—),使用性能不会因长期使用和温度的剧烈变化而降低,不会产生老化现象。
这是普通管材所不能及的。
铜管的线形膨胀系数很小,是塑料管的110,可抗疲劳。
在温度变化的过程中,铜的化学性能稳定,将耐寒、耐热、耐压、耐腐蚀和耐火(铜的熔点高达摄氏1083℃)等特性集于一身,可在不同的环境中长期使用。
真空玻璃管使铜管有一个真空的环境,使它的吸热量达到最大,吸收效率能达到95%左右。
在铜管表面涂上一层适当厚度的保温层,用以隔热作用,防止热量散失,隔热程度达90%以上。
低温导热管的组成与高温导热管相同。
铜管里面装满油,通过泵使油循环到螺旋铜管,(液泵主要是为了传送高温液体,使其进行回流传热),把热量传到了储热箱。
储热箱中充满了锡,(锡是银白色金属,熔点231.9°,在13.2-161°温度间稳定。
低于132°,白锡开始转变为粉状的灰锡,其转变速度随温度的下降而加快。
当温度高于162°时,白锡转为脆锡,直至达到熔点231.9°全部呈液态)集热箱中的热量可以使锡融化,融化的锡再加热次回路螺旋铜管中的油,然后通过苯循环将油的热量输送到锅灶上的盘圈铜管中,以供人们使用。
这样就进行了一次完整的传输,以后依次循环使用。
2.1.5灶台的设计
灶台的组成主要是放热的二维涡旋状铜管和台面。
台面上设计了两个炉盘,一个是太阳灶炉盘,一个是电磁炉的炉盘,这也是我们这款产品的独特之处,它的设计能以备不时之需。
台面的外观是我们个人设计,告别以往的单调与乏味,会深受广大消费者喜爱。
在灶台的下空位上设计一个橱柜,放些锅碗瓢盆。
以上所述就是我们这个项目所要设计并决心成功完成的产品的全部内容。
它的设计理念主要是为了能让广大消费者更加方便的使用到安全、节能、环保、高效率的太阳灶,使得一定空间内太阳能的利用率达到最高。
2.2制作过程
我们分别分五个部分来制作:
第一部分是模拟光源和集热装置,模拟光源由100w功率大灯外加个人设计的铝制灯罩及铝合金灯架组成。
集热装置由反光镜、集热管组成,反光镜由铝板制作,表面采用精工艺贴一层反射率达90%以上的镀铝反射膜。
在反光镜的一侧是太阳电池板,所得电能储存在蓄电池内,为系统中泵的工作及电动机等装置提供所需动力;集热管由普通钢管作为基底,在表面加吸热涂层,增加热能的吸收。
第二部分是自动追踪直射太阳光系统,主要包括传感器、步进电机、单片机、蓄电池、太阳能电池、其他小配件组成。
其工作原理是将一个传感器安装太阳能装置上,根据太阳光的位置,驱动电路,使电机转动,同时带动机械转动机构,始终跟随太阳位置运动。
这是我们这次项目的一大特色,更大效率的将光能转化成热能。
第三部分是储热及热交换装置,储热装置主要包括储热箱、隔热层、热交换相变材料纯锡和内部放置导热油的热转化涡旋状铜管。
隔热箱由钢材制作,外面涂上足够的隔热层以便防止较多热量散失;在集热管中加热到高温的导热油经液泵的作用从主回路输出管道流到涡旋状铜管中,铜管的热量将储热箱中的油加热到一定温度--储存热量。
第四部分是导热装置,由高温导热管、低温导热管和液泵三部分组成。
高温导热管选定材料为铜管,铜管可以承受极冷和极热的温度,且适应温度剧烈变化(—高温—低温—高温—),使用性能不会因长期使用和温度的剧烈变化而降低,不会产生老化现象。
这是普通管材所不能及的。
第五部分的灶台的设计,主要是放热的涡旋状铜管、台面和支撑桌组成。
台面上设计了两个炉盘,一个是太阳灶炉盘,一个是电磁炉的炉盘,这也是我们这款产品的独特之处中的一点,它的设计能以备不时之需。
台面的外观是我们个人设计,告别以往的单调与乏味,会深受广大消费者喜爱。
在灶台的下空位上设计一个橱柜,放些锅碗瓢盆。
同时在灶台的后方还安有音响,你可以在音乐的节奏下烹饪美味的饭菜。
2.3实验成果
项目于2014年5月30日申报,于2014年9月开始投入制作模型。
到2015年6月才圆满完成。
经过一年多我们小组集体的学习和制作,我们从中取得了不少成果。
聚焦太阳能自动跟踪装置为能达到比较高的跟踪精度,大都采用双轴跟踪系统,即同时在方位角和高度角两个方向上跟踪。
这要求装置要有两套讯号传输、控制和传动系统,从而使得成本较高。
而我们所设计的太阳灶自动随动系统的位置定位摒弃了精密传感器,而采用简易的光敏三极管,虽无法达到很高的精度要求,但却保证正常的使用的情况下,降低了生产成本,利于太阳灶的推广。
聚光式太阳灶的镜面设计,大都采用旋转抛物面的聚光原理。
在数学上若抛物线绕主轴旋转一周,所得的面,即称为“旋转抛物面”。
若有一束平行光沿主轴射向这个抛物面,遇到抛物面的反光,则光线都会集中反射到定点的位置,于是形成聚光,或叫“聚焦”作用。
我们将太阳光聚集在集热管上,在集热管里布满油,将集热管中加热到高温的导热油经液泵的作用从主回路输出管道流到涡旋状铜管中,铜管的热量将储热箱中的油加热到一定温度--储存热量。
供消费者24小时使用,打破传统太阳灶的局限性。
利用光伏发电技术,将太阳能充分利用。
将光能转化的太阳能储存在蓄电池中,提供自动跟踪装置中电机的使用,完全充分的利用太阳能。
我们在传统太阳灶的基础上,利用所学的专业知识,做了大胆的创新。
满足人们对太阳灶的使用需求,减少对传统能源的依赖,更多更高效的使用太阳能这种清洁能源,真正做到可持续发展。
首先传统太阳灶要定时将太阳灶对准太阳来达到吸收热量的目的,而且人为的操作往往会有很大的误差。
而我们利用光伏发电技术,加入太阳灶自动跟踪装置,设定好自动跟踪装置旋转的轨迹,根据太阳不同时刻的轨迹自动跟踪。
不但方便,而且准确性高,将光热和光电同时利用,大大提高了太阳能的转化效率。
其次传统太阳灶具有一定的局限性,受天气环境等因素的影响较大,只有在有太阳的时候,它才能够充分利用。
而我们在原有的基础上,增加了储热装置,将多余的热量储蓄起来,供24小时使用。
这样既节省了能源,又为消费者提供了便利。
最后我们又加入了一些娱乐的元素,在橱柜上安装了一个小音箱让,消费者在做饭的同时享受着音乐的盛宴。
新型的全天候自动跟踪太阳灶,与原有的太阳灶相比,很大程度上提升了它的品质,更获得消费者的青睐,促使节能环保的太阳灶能更加方便的应用于广大的人群。
2.4创新特点与应用成果
1、减轻,简约结构太阳能灶。
灶壳即聚光装置为木质结构和PCV板拼接,直接金属静电喷漆制镜,支撑架为简易全拆结构,其特点是转化效率高,制作工艺美观。
自动跟踪,劳动产生效率高产品使用操作简单,能储存能量,功能明显处于强势。
2、设计了自动跟踪装置,全天候自动跟踪太阳灶。
充分分析了太阳运行规律,在对比目前常用跟踪方法的基础上,改进了以往的跟踪方式。
采用支架和齿轮传动,用12v或220v微电机就能驱动。
光敏跟踪装置采用单片设计。
电子控制系统模块化。
整体结构紧凑轻便,安装简单,调试方便,无须维修,室外全天候条件运行,并含有横向和纵向两种自动跟踪太阳移动功能,二维定位,跟踪精确晴天时自动跟踪太阳,时晴时阴的天气晴时跟踪、阴时停止。
。
3、娱乐施舍。
由于独特的简约结构设计方式,使其太阳能灶不仅能够烧水做饭,又能在灶头位置置换太阳能电池装置用来发电,更安装了小音响,使做饭不再枯燥。
4、成功设计出灶体直接聚光,使太阳灶热效率提高。
通过聚光的方式把一定面积上的光通过聚光系统会聚在一个狭小的区域(焦斑),太阳能电池仅需焦斑面积的大小即可,从而大幅减少了太阳能电池的用量。
同样条件下,倍率越高,所需太阳能电池面积越小,从而使太阳灶热效率提高。
5、光伏发电技术。
太阳能灶是利用光伏发电技术即是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术。
太阳能电池经过串联后进行封装保护可形成太阳电池组件,再配合上功率控制器等部件就形成了光伏发电装置。
从而使太阳灶的优点是较少受地域限制,因为阳光普照大地;还具有安全可靠、无噪声、低污染、无需消耗燃料和架设输电线路即可就地发电供电及建设同期短的优点。
6、蓄电池。
在光照条件下,太阳电池组件产生一定的电动势,通过组件的串并联形成太阳能电池组件,使得组件电压达到系统输入电压的要求。
再通过充放电控制器对蓄电池进行充电,使得多余的电能贮存起来。
2.5存在问题和建议
这一次创新实践我们也发现了不少问题并在从中找到了一些相应的解决措施:
关于提高太阳能使用效率的问题。
由于地球的转动,光不可能完全照射太阳能电池板上,因此我们把光敏电阻和电机的控制器在电路中巧妙的衔接在一起,使电机和轴上的齿轮吻合,这样在控制电路的控制下进行跟踪转动。
这样的构思可以很大程度上克服这个问题,从而与全天候自动跟踪太阳光的设计原则吻合。
(2)关于集热装置选材,设计和制作中遇到的问题。
根据加热所需的热量我们需要计算出集热装置所需要收集多少热量,这是一个复杂的数量关系,关系到集热管设计规格的大小,经请教相关专业老师和精确的计算后我们最终得出用规格合适,价格便宜且耐高温的铜管做集热管。
(3)导热管材料的选取的管道连接问题。
在集热管与导热管,导热管与用热管的连接问题上因市面上并无我们所需的规格所以连接管无法从市面上购买需要定做,考虑到实用性与性价比问题,我们巧妙的利用软管连接规避了这一问题,最终达到连接后的理想效果。
(4)储热箱的选材的规格设计问题。
储热箱的选材,因为储热箱需要耐高温,起先我们采用的是较耐高温的塑料制作,这样便于设计和操作,但在实际的实验过程当中,塑料制作的储热箱被融化,这表明普通的塑料并不适用于制做储热箱,最终我们采用钢材料制作储热箱,从而达到了设计要求。
导热油的选取和导热回路设计中遇到的问题。
导热的介质需要有较高沸点较低比热容的液体,经我们查阅资料与请教相关老师最终确定油是本次制作的良好导热介质。
这样使油在导热回路中循环传递热量,即使油得到了循环的利用避免了一些不必要的浪费又较高效的达到了热量的传递。
(6)导热管隔热材料的选取问题。
由于导热管在传递热量的过程中会有一些热量损失,因此我们首先考虑到保温性能达到90%以上的ZS-1耐高温隔热保温涂料做保热材料 ,但在实际操作过程中我们发现涂料的喷涂技术要求比较高而且比较昂贵价格,因此我们最终选择了市面上价格相对比较优惠,保温性能好且操作简单的硅酸铝纤维棉做保温材料,同样达到了隔热保温的效果。
(7)一些线路的布局和连接问题。
由于液泵,电机等需电带动的电子器件,使设计存在多条线路,倘若任其在展示台表面,不仅影响整体美观,而且有碍于操作,最终我们采用了双层展示台结构,将所需的试验线路整体隐藏与展示台夹板之间,使整体效果美观又便于操作。
(8)液泵选取中遇到的问题。
本次实验提供流体动力所需的泵需要的特点有耐高温且流速不能过快,在查阅相关泵参数与反复试验后,最终确定了所需规格的泵。
(9)模拟光源的设计问题。
因展示实验效果在室内,所以模拟光源需要与大自然的太阳光有同等的功效——发光且发热,市面上一般的LED灯无法满足实验需要,经反复实验后最终确定具有较高功率的钨丝灯为本次实验的模拟光源,从而更好的达到了实验效果。
(10)关于用热管与内回路的一体化问题。
在原本的设计当中,我们设计的内回路与用热管是分开的,在实际实验中发现分开设计用热管难以固定且内回路的热量需一段时间后方能传入用热管,这样不但造成了大量的热量损失而且传递时间较长,在反复设计与实验后最终我们将内回路与用热管结合在一起,实验效果倍增。
(11)太阳能电池板的选取。
在太阳能电池板的选取方面我们需要根据泵等用电器所需要花费的电量与太阳能电池板一天所能聚集的光电电量来确定,避免太阳能电池板的过大或过小造成电池的过充或过放,经过数量计算,我们最终确定用功率10瓦单晶硅太阳能电池板,从而达到实验设计的要求。
在本次创新实践项目中我们不但学习到了很多全天候自动跟踪太阳灶的设计制作知识,而且还了解到我们小组对于初次申请创新设计项目中存在的不