3521 太陽能熱水器結構設計,太陽能熱水器,結構設計 .—1—塔里木大學畢業(yè)論文（設計）開題報告課題名稱 太陽能熱水器結構設計 學生姓名 金海鴿 學 號 3021207215 所屬學院 機械電氣化工程學院 專 業(yè) 農業(yè)機械化及其自動化 班 級 12-2 指導教師 李宜峰 起止時間 2011/12/1 至 2012/5/30 機械電氣化工程學院教務辦制.—1—填 表 說 明一、學生撰寫《開題報告》應包含的內容：1、本課題來源及研究的目的和意義；2、本課題所涉及的問題在國內（外）研究現狀及分析；3、對課題所涉及的任務要求及實現預期目標的可行性分析；4、本課題需要重點研究的、關鍵的問題及解決的思路；5、完成本課題所必須的工作條件及解決的辦法；6、完成本課題的工作方案及進度計劃；7、主要參考文獻（不少于 7 篇）。二、本報告必須由承擔畢業(yè)論文（設計）課題任務的學生在接到“畢業(yè)論文（設計）任務書”的兩周內獨立撰寫完成，并交指導教師審閱。三、開題報告要求手寫體，字數在 3000 字以上，由學生在本報告冊內填寫，頁面不 夠可自行添加 A4 紙張。四、每個畢業(yè)論文（設計）課題須提交開題報告一式三份，一份學生本人留存，一份指導教師存閱，一份學生所在學院存檔，備檢備查。.—1—1 太陽能熱水器的來源及研究的目的和意義進入21世紀，隨著石油、煤、天然氣等這些不可再生自然能源價格的上漲，能源危機再次引起了人們的注意，如何很好的節(jié)約和利用能源，特別是可持續(xù)性能源，一直是人類所面臨的問題。在本次設計中我將從我國目前面臨的能源現狀出發(fā)，分析太陽能的基本特性的基礎上，對目前收集太陽能最成功的裝置太陽能熱水器進行結構設計。太陽能熱轉換技術的核心是采用高品質、高轉換率的太陽能集熱器。未來的太陽能熱利用發(fā)展趨勢是太陽能與建筑結合，太陽能平板集熱器是與建筑結合最佳方式的太陽集熱器。但我國幅員遼闊，各地日照時間，日照角度等參數各不相同，因此可根據環(huán)境需要做成靈活多變的結構形式和形體尺寸。太陽能熱水器雖然在國內用的比較多，但是在結構方面有不少的不足之處，不能盡可能滿足用戶的使用，本次設計旨在提出一些可以優(yōu)化的方面。一是提出集熱器旋轉的結構改進方案，二是提出集熱器日照角度變換的結構改進方案，三是提出在熱水器自動控制方面的改進方案。2 太陽能熱水器在國內外研究現狀及分析（1）國內研究現狀分析當前我國自主開發(fā)的全玻璃真空管太陽能熱水器在世界上處于領先平，并出口到日本、美國等發(fā)達國家。據統(tǒng)計，截止到 1998 年底，我國太陽能熱水器生產廠有 1000 多家，年產量在250 萬平方米以上，年產值 35 億元，從業(yè)人員 1.5 萬人，用戶達 3000 多萬人，年產量及擁有量均居世界首位，成為我國節(jié)能領域的新興產業(yè)，已引起國際能源界的關注，發(fā)展勢頭很好。進入90 年代，中國在改革開放政策指引下，隨著太陽能熱水器的不斷改進、大眾文明意識的提高、人民生活水平的不斷提高以及對生活熱水需求的日益增長和擁有 9 億人口的農村潛在，市場的開發(fā)，更是促進了太陽熱水工業(yè)的迅速發(fā)展，太陽能熱水器應用同時也得到了一個大規(guī)模進展，并且形成了與空調、彩電、冰箱等一樣的大規(guī)模市場。太陽能熱水器是利用集熱器吸收太陽光，將光能轉化成熱能，并通過儲水箱將熱水儲存的裝置。目前，技術水平最高的太陽能熱水器是真空集熱管太陽能熱水器。真空集熱管的內、外管之間是真空夾層，確保冬季管內不結冰，能夠正常使用，內管上有一層選擇性吸收鍍膜，膜層能充分吸收太陽光。真空管里的水，吸收熱量后，通過溫差循環(huán)，加熱儲箱內的水。太陽能中央熱水系統(tǒng)采取以太陽能為主，電能為輔的能源利用方式。一般情況下全年 90%的熱水來自太陽能，只需 10%的電能作補充，365 天全天候可以供應熱水。太陽能熱水器可在全國大部分地區(qū)使用，并被廣泛應用于家庭，在賓館沐浴、工業(yè)用水等方面獲得利用。同時，由于其經濟和社會效益顯著。不用煤油電而用太陽能熱水器洗浴的城鄉(xiāng)居民全國有3000 多萬，年節(jié)約能源 200 萬噸標準煤。太陽熱水不但為廣大城鄉(xiāng)用戶所接受，而且建設部已將它列入建筑節(jié)能新技術，準備推廣，太陽熱水系統(tǒng)將與被動太陽采暖、光伏器件一起成為 21 世楊太陽能建筑結構的一個組成部分。太陽熱水要擴展到為工農業(yè)生產服務。太陽能產品本身還存在著使用不方便、不配套、質量檔次不高的狀況。同時，由于受自身條件的限制，隨著春夏秋冬四季的變化，以及不同季節(jié)不同天氣的變化，由于真空集熱管太陽能熱水器的單一性能，出水溫度和熱水存量的不確定性給使用中帶來眾多不便，同時也造成了對太陽能的利用效率低下，太陽能熱水器也就在一定程度上滿足不了不同用戶的不同需要，從而影響了太陽能熱水器的長期發(fā)展。我國的太陽能熱水器發(fā)展趨勢十幾年來 ，我國太陽能熱水器行業(yè)從無到有，由小變大，發(fā)展非常迅速，但其普及率仍然很低，產品的品種、功能和質量也都遠遠不能滿足需要。今后，我國太陽能熱水器將怎樣發(fā)展，這里僅從產品和技術的角度，對其發(fā)展趨勢做個介紹。.—1—（2）國外研究現狀分析在世界范圍內,太陽能熱水器技術已很成熟,并已形成行業(yè),正在以優(yōu)良的性能不斷地沖擊電熱水器市場和燃氣熱水器市場。國外的太陽能熱水器發(fā)展很早,但 80 年代的石油降價,加之取消對新能源減免稅優(yōu)惠的政策導向,使工業(yè)發(fā)達國家太陽能熱水器總銷售量徘徊在幾十萬平方米。世界環(huán)境發(fā)展大會之后,許多國家又開始重視太陽能熱水器在節(jié)約常規(guī)能源和減少排放二氧化碳方面的潛力,僅據美國加州首府薩克門托市的計劃,到 2000 年太陽能熱水器將取代該州 47000 套家用電熱水器;到 2000 年日本太陽能熱水器的擁有量將翻一番;以色列更是明文規(guī)定,所有新建房屋必須配備太陽能熱水器。目前,我國是世界上太陽能熱水器生產量和銷售量最大的國家。1992 年銷售量為 50 萬 m2 ,為世界其他各國銷售量之和;1995 年銷售量翻番,達 100 萬 m2 。據初步統(tǒng)計,1997 年我國太陽能熱水器銷售量 300 萬 m2 ,目前, 我國從事太陽能熱水器研制、生產、銷售和安裝的企業(yè)達到 1000 余家,年產值 20 億元,從業(yè)人數 115 萬人。但從房屋的熱水器安裝率來說,以色列已達 80% ,日本為 11% ,臺灣達 217 %,我國在千分之幾左右,其太陽能熱水器的推廣應用潛力仍很大。國際上,太陽能熱水器產品經歷了悶曬式、平板式、全玻璃真空管式的發(fā)展,目前其產品的發(fā)展方向仍注重提高集熱器的效率,如將透明隔熱材料應用于集熱器的蓋板與吸熱間的隔層,以減少熱量損失;聚脂薄膜的透明蜂窩已在德國和以色列批量生產。隨著世界范圍內的環(huán)境意識和節(jié)能意識的普遍提高,太陽能熱水器必將逐步替代電熱水器和燃氣熱水器。雖然太陽能熱水器目前仍存在市場價格高、受季節(jié)和天氣影響的不利因素,但太陽能熱水器具有不耗能、安全性、無污染性等優(yōu)勢,而且隨著技術的發(fā)展其經濟性也逐漸顯露出來。有關專家對三種熱水器的經濟指標比較結果表明，太陽能熱水器在經濟上已具有較強的競爭力。3任務要求及實現預期的可行性分析任務要求：查閱相關文獻，進行歸納整理 ，并進行總結，從而梳理思路，進行收割機的設計可行性分析：預計在一周時間時間左右對已經查閱的相關文獻資料進行歸納總結，整理，建立設計思路，擬定總過程的總體法案；然后就進行設計方面，大概在一月之內，實施具體設計（畫出總裝圖零件圖等）；然后根據具體要求撰寫設計說明書，需10 天左右，最后需要幾天時間做最后的整理，準備答辯，4 研究的，關鍵的問題及解決的思路成功設計出小型太陽能結構機械部分應有以下幾個任務要求：（1）采用齒輪傳動，驅動為電機；.—1—（2）選擇合適的傳動裝置，來達到小型太陽能結構的設計目標。（3）本課題需要重點研究的、關鍵的問題及解決的思路本課題重點研究的是怎樣設計小型太陽能結構的機械部分，采用適合的傳感器以及傳動裝置來達到設計任務的目標。（1）根據小型太陽能結構需要旋轉和升降的要求和自動化程度來選擇適合的動力源；（2）確定傳動機構和執(zhí)行機構；（3）根據小型太陽能結構的大小，通過手里要求計算出機構中各個零件尺寸的大小、型號等并畫出裝配圖；（4）對受力部件，零件尺寸進行校核計算。。5 所必須的工作條件相關文獻 計算器6 工作方案及工作進度第一周~第三周 查找文獻資料，并完成開題報告第四周~第五周 對查閱的文獻資料進行歸納整理，設計太陽能熱水器的總體方案第六周~第九周 對太陽能熱水器的結構進行具體的設計第十周~第十二周 撰寫設計說明第十三周~第十四周 整理資料準備答辯參考文獻[1] 畢文峰,王侃宏,喬華,崔堅. 平板集熱器冬季工況集熱性能分析.煤礦現代化, 2005,(01) [2] 周子成,田軍.用于太陽能熱泵的真空管集熱器的研究. 制冷學報, 1990,(02) [3] 郁道光 , 宋可生 , 焦小浣. 真空管平板集熱器最小陽光入射角的一種證明及光學性能分析.太陽能學報,1991,(01) [4] 申銀俊,劉秀文.真空玻璃管集熱器及其優(yōu)點[J].稀有金屬材料與工程,1986,(01) [5] 劉鑒民. 太陽能集熱器性能的粗略估算. 太陽能,1983,(03) [6] 方鐸榮, 李元哲. 平板集熱器最佳化設計的一種方法—成本/效率法.太陽能學,1984,(01) [7] 葉小華. 3.56XCPC—平板集熱器組合式太陽能開水器的設計研究[J].能源研究與信息,1986,(01)[8] 呂錫民.國內太陽能熱水器使用狀況調查分析.能源季刊,1997 ,27 (3):105～117[9] 才立煒. 推廣太陽能熱水器技術中應重視的問題. 農村能源,2001,(01) [10] 曾廣強. 太陽能熱水器的應用. 工程建設與設計,1994,(06) [11] 略談目前我國太陽能熱水器行業(yè)現狀. 家電科技,2004,(Z1).—1—[12] 郭景. 太陽能熱水器與建筑有機結合的 4 個建議.現代家電,2003,(07)[13] 孫桓.機械原理（第 7 版）.高等教育出版社,2006.學生簽名 金海鴿 2012 年 12 月 20 日指導教師審閱意見指導教師簽名 年 月 日