【文章內(nèi)容簡介】 p。ZONEN公司CM11型總?cè)丈溆嫓y量，精度177。1%；由計算機采集和處理數(shù)據(jù)。被測集熱器由16支熱管式真空管組成，總面積4㎡，㎡，㎡。測試于2002年11月7日進行。當天，~㎡，~℃，℃℃，177。根據(jù)測試數(shù)據(jù)，按吸熱體面積整理而得的集熱器瞬時效率方程為： 幾年前，北京桑達公司生產(chǎn)的熱管式真空管集熱器曾送往國際權(quán)威的瑞士Rapperswil太陽能所進行過測試,得到的瞬時效率方程為 由此可見，我國的測試結(jié)果與國外的測試結(jié)果比較一致。出口集熱器（II16）測試數(shù)據(jù)測試日期：20021107 設(shè)定流量：150Kg/h 采光面積：㎡ 吸熱體面積：㎡環(huán)境溫度 進口溫度 出口溫度 溫差 平均溫度 流量 有用功率 日照度 輻照功率 （tmta）/l 瞬時效率 ta ti to toti tm qm qm*Cp(toti) I A*I ℃ ℃ ℃ ℃ ℃ Kg/s W mv w/㎡ W ㎡℃w1 η 2015 2678 2015 2665 2015 2702 2015 2691 1768 2488 1786 2518 1786 2505 1768 2514 1791 2634 1826 2661 1826 2639 1826 2634 1727 2718 1745 2703 1745 2636 1745 2642 1675 2685 1710 2713 1710 2742 1692 2711 圖212 熱管式真空管集熱器效率曲線第三部分 太陽能集熱系統(tǒng)的設(shè)計 氣象資料及設(shè)計要求說明據(jù)盤錦氣象站所提供的氣象資料表明，歷年盤錦地區(qū)的平均日照時數(shù)為2750小時，從十一月份至三月份所統(tǒng)計的太陽能輻射資料見表31。若按此表換算，每年盤錦地區(qū)大約有300天日照時數(shù)在8~9小時，按晴天計算，全年有922kWh/㎡的能量可利用，若按云天計算，全年有658 kWh/㎡的能量可利用。這一太陽能輻射資源已基本達全國太陽能利用的第二類區(qū)域，證明盤錦地區(qū)的太陽能輻射資源相當豐富，具有較強的潛力可挖掘。月份十一月w/m2十二月w/m2一月w/m2二月w/m2三月w/m2全年MJ/ m2晴天云天表31 盤錦地區(qū)各月太陽能輻射資料根據(jù)以上數(shù)據(jù)，結(jié)合第二章對熱管式真空管太陽能集熱器的技術(shù)分析，可對太陽能進行加熱稠油系統(tǒng)的設(shè)計。設(shè)計要求如下：遼河油田提出利用太陽能進行稠油輸送的加熱，其具體要求如表32：成份流量m3/天進口溫度℃出口溫度℃天然氣~2萬夏季 30~35冬季 4555~6068油50水30表32 設(shè)計要求根據(jù)這一設(shè)計要求，通過到遼河油田現(xiàn)場觀察并結(jié)合太陽輻射能特點及真空管太陽能集熱器測試的效率，經(jīng)熱力學與傳熱學的計算，提出采用490 m2熱管式真空管集熱器產(chǎn)生熱水，并將所產(chǎn)生的熱水通過換熱器來加熱稠油。 系統(tǒng)熱力計算根據(jù)設(shè)計要求、集熱器效率（含玻璃管透射率、吸收率、真空管長度、直徑等幾何參數(shù)的影響）、太陽輻射強度等參數(shù)的影響，可計算出一定流量下進出口水溫變化，以此為依據(jù)，對換熱器進行動力能源設(shè)計。以下為根據(jù)盤錦地區(qū)太陽能輻射的氣象資料及采用熱管式真空管太陽能集熱器加熱換熱器的水所產(chǎn)生的溫升。太陽輻照度(W/m2)200300400500600700800900集熱器進、出口溫差(℃) (40%)集熱器進、出口溫差(℃) (50%)表33 各種太陽輻照度下集熱器進出口溫差分布情況表圖31 各種太陽輻照度下集熱氣進出口溫差分布情況曲線圖太陽輻照度(W/m2)200300400500600700800900集熱器出口溫度(℃)50℃60℃70℃表34 各種進口溫度下出口溫度隨太陽輻照度的變化情況表（效率為40%）圖32 各種進口溫度下出口溫度隨太陽輻照度的變化情況曲線圖太陽輻照度(W/m2)200300400500600700800900集熱器出口溫度(℃)50℃60℃70℃表35 各種進口溫度下出口溫度隨太陽輻照度的變化情況表（效率為50%）圖33各種進口溫度下出口溫度隨太陽輻照度的變化情況曲線圖圖34 遼河地區(qū)各月太陽能集熱器出口溫度分布情況圖圖35 遼河地區(qū)各月太陽能集熱器出口溫度分布情況圖圖36 遼河地區(qū)各月太陽能集熱器出口溫度分布情況圖從上面圖表中可看出，采用熱管式真空管加熱循環(huán)水，對盤錦地區(qū)氣候而言，若集熱器效率為40%至50%期間，在晴天能將水出口水溫保持在80℃以上，在云天及一般情況下能將出口水溫保持在70℃之間。這一工況使得出口熱水通過換熱器對稠油加熱變?yōu)楝F(xiàn)實可能，以后的換熱器設(shè)計將直接依據(jù)這一計算結(jié)果。 集熱器的布置對于大規(guī)模集熱器供熱系統(tǒng)，必須綜合考慮真空集熱管的聯(lián)接形式。從系統(tǒng)阻力方面及場地方面考慮，選用串并聯(lián)的形式來布置真空集熱管，采用串并聯(lián)結(jié)構(gòu)的真空管布置形式。集熱器場地總面積近似為22m36m，系統(tǒng)熱水循環(huán)系統(tǒng)采用一個容積5m3的蓄熱水箱貯藏充余的太陽能熱量供系統(tǒng)無太陽輻射時使用。圖37 興56號站太陽能加熱系統(tǒng)布局示意圖圖38 興56號站太陽能集熱器陣列布置圖 小結(jié)（1）根據(jù)盤錦地區(qū)太陽能輻射特點及真空管太陽能集熱器實驗的效率，經(jīng)熱力學與傳熱學的計算得出加熱原油所需要的集熱器面積。（2）根據(jù)不同的集熱器效率（含玻璃管透射率、吸收率、真空管長度、直徑等幾何參數(shù)的影響）及太陽能輻射強度等參數(shù)的影響，計算出一定流量下集熱器進出口水溫變化。（3）經(jīng)過對集熱器內(nèi)水進行的液體力學計算得出集熱器方陣的串、并聯(lián)組合情況。（4）大面積集熱器的布置國內(nèi)尚未發(fā)現(xiàn)報道。第四部分 原油換熱器設(shè)計換熱設(shè)備在煉油、石油化工以及在其它工業(yè)中使用廣泛，它適用于冷卻、冷凝、加熱、蒸發(fā)和廢熱回收等各個方面。在換熱器選型時，考慮的因素是很多的，如材料、壓力、溫度、溫度差、壓力降、結(jié)垢的情況、流體的狀態(tài)、應(yīng)用方式、修檢和清理等。原油輸送管道有一定的壓力，而且原油的粘度較大、易結(jié)垢，有一定的腐蝕性。考慮到換熱器清洗、維護、維修、裝拆方便等情況，確定采用固定管板式波紋管高效換熱器。該換熱器具有結(jié)構(gòu)簡單易維修，節(jié)省投資等特點。原油走管程，水走殼程。l 換熱器設(shè)計參數(shù)：名 稱管 程殼 程介質(zhì)原油（油、水、氣）水工作溫度℃50℃55℃設(shè)計溫度℃70℃90℃工作壓力MPa設(shè)計壓力MPa表41 換熱器設(shè)計參數(shù)圖l 換熱器規(guī)格：圖41 換熱器規(guī)格圖圖42 換熱器規(guī)格圖換熱面積在55m2 左右。換熱管我們采用一種新型、高效的強化換熱元件。是傳統(tǒng)的換熱管的一種突破。此種換熱管傳熱效率高、不腐蝕、不結(jié)垢等優(yōu)點，它被運用于供熱、電力、石化、冶金、輕工、醫(yī)藥等行業(yè)的各類冷卻器、冷凝器、加熱器、重沸器、蒸發(fā)器等換熱設(shè)備。通過對換熱管形狀的改變，不但實現(xiàn)了管材、管徑、壁厚等參數(shù)的優(yōu)化組合，從而獲得換熱設(shè)備設(shè)計的最佳選擇；而且具有良好的傳熱與流體力學性能；另外，換熱管形狀的改變，管壁得到強化，使其換熱管的抗爆破和拉拉伸強度及耐應(yīng)力腐蝕性能得到提高，從而提高了換熱設(shè)備的可靠性和使用壽命。此種換熱器是在原有傳統(tǒng)管殼式換熱器結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，將改變換熱管的形狀取代了傳統(tǒng)的換熱器的光管，使流體在管內(nèi)、管外形成了充分強化的湍流，從而達到了強化傳熱的目的，它繼承了管殼式換熱器的堅固耐用，安全可靠等特點，同時又克服了換熱能力差，易堵、易結(jié)垢等缺點。與其它類型換熱器相比，其各種性能指標都處于領(lǐng)先水平（詳見下頁表42）。此種換熱器最大優(yōu)點是傳熱系數(shù)高，由于傳熱流體在管內(nèi)、管外形成了充分的湍流，因而傳熱系數(shù)大大提高。具有抗污作用，由于流體不斷改變流動方向而沖刷著換熱管的管壁面，因而沉積物質(zhì)不易在壁面停留。因此，高效換熱器能夠保持連續(xù)而穩(wěn)定的高效換熱性能。此種高效換熱器的傳熱系數(shù)比原管殼式換熱器提高了很多，此種換熱器的換熱系數(shù)遠遠高于光滑管，說明采用此換熱器，在相同換熱條件下可大大減少換熱面積，由于有高的換熱系數(shù)，因此不必采用很高的流速，從而降低了換熱器的換熱阻力，減少了換熱器的附屬設(shè)備投資。也就可以直接降低換熱器的投資費用，通過實驗可知，在相同的流速下，傳熱系數(shù)可達到光管的兩倍。l 換熱方案：為了達到節(jié)能的目的，可作多種換熱方案的比較，合理地安排各物流的換熱順序，使熱能最大限度地得到利用。優(yōu)化換熱流程，合理分配溫位高、熱容量大與溫位低、熱容量小的物流的換熱順序，使熱源量最大限度的加以利用，總的傳熱過程在較高的傳熱溫差下進行，獲得較好的換熱效果，盡可能的回收熱量性能參數(shù)高效換熱器管殼式換熱器傳熱系數(shù)［W/(m2.℃)］水水換熱20003500汽水換熱25004000水水換熱8001500汽水換熱12002000工作壓力結(jié)垢、堵塞、泄漏情況不易結(jié)垢、不堵塞、不泄漏易結(jié)垢、易堵塞、易泄