北京理工大學珠海學院2020屆本科生畢業(yè)設計北京理工大學珠海學院學生宿舍太陽能熱水器的設計北京理工大學珠海學院學生宿舍太陽能熱水器的設計摘要本課題是設計一個簡易經(jīng)濟的太陽能熱水器，實現(xiàn)時間、溫度和水位三種參數(shù)的實時顯示，加水加熱自動控制、溫度預置等功能，并且還要求集熱板，水箱以及管道選型和選材合理，蓄電池選型低碳節(jié)能環(huán)保。我在四年的學習中掌握了工程設計的基本方法和步驟。我會去系統(tǒng)地應用在大學四年中學到的知識，去著重設計太陽能熱水器的換熱器部分，這也是太陽能熱水器最為核心的部分之一，我將運用之前四年學到的公式以及上課老師傳授的內(nèi)容來進行太陽能熱水器整體的設計，最終設計出能達到符合市場標準的太陽能熱水器。關鍵詞：太陽能熱水器；換熱器；低碳節(jié)能環(huán)保；DesignofSolarWaterHeaterinStudentDormitoryofZhuhaiCollegeofBeijingInstituteofTechnologyAbstract

Thistopicistodesignasimpleandeconomicalsolarwaterheater,torealizethereal-timedisplayofthreeparametersoftime,temperatureandwaterlevel,automaticcontrolofwaterheating,temperaturepresetandotherfunctions,andalsorequiresthecollectionofhotplate,watertankandpipeselectionandmaterialselectionisreasonable,lowcarbonenergysavingbatteryselectionandenvironmentalprotection.Ihavemasteredthebasicmethodsandstepsofengineeringdesigninfouryears'study.Iwillgotoasystematicapplicationofknowledgelearnedintheuniversityfouryears,toemphasizedesignheatexchangerpartofsolarwaterheater,whichisoneofthemostcorepartofthesolarwaterheater,Iwillusefouryearsbeforelearnedtheformulaandtheteacherinclassteachingcontentforthedesignofthewholesolarwaterheater,thefinaldesigncanreachthestandardinlinewiththemarketofsolarwaterheater.Keywords:solarwaterheater;Heatexchanger;lowcarbonenergysavingandenvironmentalprotection;目錄1前言 71.1太陽能熱水器的發(fā)展狀況 71.2太陽能熱水器的應用及意義 82.太陽能熱水器的組成及工作原理 92.1系統(tǒng)總體結構設計 92.2太陽能熱水器組成及原理 123太陽能熱水系統(tǒng)的工質 143.1工質的類型 143.2注意事項 154.太陽能熱水系統(tǒng)的熱交換器 164.1換熱器的類型 164.2換熱器設計 174.2.1換熱器的類型介紹 174.2.2確定所用工質以及進出口溫度 174.2.3計算熱負荷 184.2.4計算兩流體的平均溫度差和自來水用量 184.2.5總傳熱系數(shù)和污垢熱阻的計算 194.2.7管徑和管內(nèi)流速以及管程數(shù)和傳熱管數(shù) 214.2.8換熱管排列和分程法 224.2.9傳熱管排列和分程方法 224.2.10平均傳熱溫差校正系數(shù)及殼程數(shù) 234.2.11折流板 244.2.12殼程對流傳熱系數(shù) 264.2.13管程對流給熱系數(shù) 274.2.14總傳熱系數(shù) 284.2.15裕度計算 284.2.16管程壓強降 294.2.17殼程壓強降 304.2.18流體進出口接管 314.2.19計算結果 324.3注意事項 325太陽能集熱器、水箱、混水閥的選型 335.1太陽能集熱器 335.1.1真空管集熱器 335.1.2平板集熱器 335.1.3集熱器選型 335.2水箱 355.3混水閥 366.太陽能熱水器的外觀組成 376.1水箱 376.1.1聚氨酯 376.1.2不銹剛內(nèi)襯 386.2管道構造 386.2.1真空管的構造 386.3支架 406.3.1支架的材料 405.3.2支架的外表處理 41參考文獻 42謝辭 43附錄 44附錄1CAD設計圖 44附錄2英文文獻 46附錄3外文中文翻譯 571前言隨著時代的發(fā)展和社會的進步，我們該如何去與自然和諧相處人們已經(jīng)慢慢知曉，在一次次天災人禍面前人類更是需要反省自己與自然和諧相處，和諧相處那就少不了要談環(huán)保能源問題，現(xiàn)在全球能源問題更為突出，我們?nèi)绻涯抗夥胚h，就目前來說全球已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的石油量只夠人類用到2060年左右了，且天然氣的儲備也是2080年就會被消耗殆盡，就連很多地方以及淘汰的所謂污染環(huán)境的煤炭資源也只能夠用兩百多年了。并且這些資源都會對環(huán)境造成極大的破壞，會產(chǎn)生溫室效應引發(fā)全球變暖。所以如果我們只能開發(fā)和利用可再生潔凈能源才能解決上述的能源問題并且去實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。1.1太陽能熱水器的發(fā)展狀況近幾年來我們國家逐漸變成全球熱水器行業(yè)的生產(chǎn)大國以及出口大國，一年生產(chǎn)的熱水器的產(chǎn)量基本上和全球所有國家的生產(chǎn)量加起來和么多，而且中國已經(jīng)擁有了數(shù)百家負責生產(chǎn)銷售太陽能熱水器的公司。我們在太陽能熱水器控制系統(tǒng)的開發(fā)中處于起步階段，這個事情就很尷尬了。我國現(xiàn)在的太陽能熱水器已經(jīng)逐步完善但是如果遇到各種由光照條件不足的情況下，我們的用戶使用可能起來就非常的不方便；就算是一些具有輔助加熱功能的熱水器，像是電熱水器配合太陽能熱水器這樣的雙系統(tǒng)也可能由于不能很好地控制加熱溫度和加熱時間，照樣也會引發(fā)各種各樣的問題，這樣會很大的浪費能源。我們應對大滯后參數(shù)溫度將會采取采用模糊控制，這個樣子就可以實現(xiàn)二十四小時內(nèi)學校的師生都能用上熱水。目前，太陽能熱水器是我們已知的最最常見，最最成熟的產(chǎn)品之一，因為其廣泛的實用性所以太陽能熱水器現(xiàn)在擁有著非常廣闊的市場，其所必須的熱能，為我們使用，方便快捷?，F(xiàn)在的社會發(fā)展進步的飛快就如同坐火箭一般的速度在發(fā)展，中國人民的生活水平和生活質量也一直在不停的提高。現(xiàn)在很多人所使用的的電熱水器雖然應用范圍很廣泛但是遠不及太陽能熱水器省錢并且節(jié)約環(huán)保。所以這樣的大環(huán)境下就很大的方便了陽能熱水器壯大和發(fā)展。由于太陽能熱水器非常低碳，環(huán)保且非常經(jīng)濟，因此它們是綠色，低碳且環(huán)保的產(chǎn)品。我設計的這一款熱水器一共有兩個系統(tǒng)：系統(tǒng)1的是在陽光充分的時候將光能轉化為熱能從而發(fā)熱；系統(tǒng)2就是普通的電熱水器系統(tǒng)，如果太陽光轉換的熱能不夠提供加熱水所需的熱量將會由系統(tǒng)1轉化為系統(tǒng)2變成電加熱。本熱水器可以充分利用太陽能資源極大的節(jié)省費用且安全環(huán)保，是給學生宿舍供熱水的不二選擇。這樣就能非常好的解決學校冬天的很多時候太陽能供熱不足，很大的解決了學生們冬天洗澡的問題。1.2太陽能熱水器的應用及意義眾所周知太陽能是一種十分環(huán)保且儲量非常充足的新能源，是地球上寶貴的可再生資源。我們現(xiàn)在的能源短缺問題十分的嚴峻，現(xiàn)在來說我們所擁有的傳統(tǒng)能源的儲量正在以肉眼可見的速度在減少，而且這一趨勢還將日益加快加深，這就使得我們需要盡快的去開發(fā)新型能源，而太陽能就是我們最優(yōu)先的選擇之一，這種能源以其獨占的優(yōu)勢日后一定會變成我們?nèi)粘Ｉ钪械闹饕玫降哪茉?。自然這種能源也有很多的缺點以及局限性，不過我相信伴隨著我們的科學日新月異的發(fā)展這些所有的缺陷都會得到很好的解決很多難題也都會被克服。在現(xiàn)在所有利用太陽能的技術和發(fā)明里面，我做了一些對比發(fā)現(xiàn)，目前最為廣泛使用和比較成熟的技術就是太陽能熱水器，它已經(jīng)進行成熟的研發(fā)和銷售在人們的日常生活中使用了。人們早已普遍的接受并廣泛應用了這個技術，將太陽能轉化為熱能并且在人們的日常生活中使用這一技術替我們很大程度上舒緩了能源問題的壓力，也使得我們的環(huán)境問題得到了不錯的改善，太陽能熱水器這門技術一定會更長遠，更好的發(fā)展下去。我國是最早開始研發(fā)和推廣太陽能熱水器這門技術和這個產(chǎn)品設備的國家之一，并且在這個領域取得了很多非常不錯的成績，放眼全球我國現(xiàn)在的產(chǎn)品技術以及產(chǎn)品銷售已經(jīng)名列世界前列了。特別是這幾年來，我國的出現(xiàn)了各個技術先進的研發(fā)太陽能熱水器的企業(yè)，完全屬于中國自己的的從事太陽能相關的企業(yè)。中國擁有自己的學術探究中心，擁有了屬于我們的技術研發(fā)中心，這說明我們形成了一套屬于自己的產(chǎn)業(yè)鏈屬于自己的體系，這是個一步步完善和發(fā)展的太陽能利用的產(chǎn)業(yè)鏈。自然而然全球其他國家也都不會落后于中國在努力建立自己的研發(fā)產(chǎn)業(yè)鏈，他們也在努力攻克難題并且也取得了不錯的成果。所以我們一定不能放松，還需要繼續(xù)加大生產(chǎn)研發(fā)力度，爭取一直保持在世界前線一流水平。2.太陽能熱水器的組成及工作原理2.1系統(tǒng)總體結構設計圖2-1太陽能熱水器結構圖圖2-2系統(tǒng)控制圖B1：冷水閥門B2：熱水閥門B3：循環(huán)水閥門A1：水管中的水溫傳感器A2：集熱器的水溫傳感器A3：水箱中的水溫傳感器P:電熱器開關該太陽能熱水器擁有以下ABCD四大項功能：A晨水溫控制、B循環(huán)水溫控制、C自來水冷水吸熱控制、D儲水溫度控制。A早晨水溫控制清晨師生們剛剛起床的時候陽光不足以提供足夠的熱量，所以太陽能熱水器的系統(tǒng)2在此時需要發(fā)揮自己的作用。為了給在校師生提供平均溫度不低于32℃的水，我們的系統(tǒng)2也就是電熱水器需要在在凌晨的3-6點之間對水箱中的儲備水進行電加熱，具體的操控過程如下：首先，我們需要使B1和B3處于關閉狀態(tài)，然后機器開始開始對水箱進行溫度監(jiān)控，于此同時機器海會自動進行對溫度監(jiān)控，當機器發(fā)現(xiàn)水箱中自來水的溫度小于32攝氏度時，開關P這時候便會接通并且直接對水箱中的水進行加熱，然后機器會繼續(xù)對熱水箱的溫度進行監(jiān)控。當水箱中監(jiān)控到的溫度達到32攝氏度時開關P會自動斷開，就這樣一直的循環(huán)往復來使得其水箱溫度一直穩(wěn)定在32℃左右。B循環(huán)水溫控制等師生們洗漱完畢去上班上課以后，這時候便需要管路員去設定水箱溫度T，然后利用太陽能集熱板收集太陽光轉化為熱能從而使水箱中的水加熱達到我們之前預設的溫度值T。具體的操控流程如下：首先我們需要去打開B3，并且使B1處于關閉狀態(tài)，并且使B2處于空控狀態(tài)。接下來就需要開始對溫度進行監(jiān)控，若（A1-A2>5攝氏度，A3>A2）為止。若A2=T，這樣的話循環(huán)水的集熱過程就會停止，進入下一個流程也就是自來水冷水吸熱控制。C自來水冷水吸熱控制這個時候水箱中的溫度已達到了我們預設的T值，此時刺客冷水會直接流入到太陽能集熱器中去，冷水的溫度為A1，若A1>T則將已加熱的水送入到熱水箱，該過程每日的的控制時間大概為10點～21點之間。具體的操控流程如下：首先我們需要先關閉B3，同時打開B1，還要使B2可控。若A2>T，則會自動打開熱水閥門B2持續(xù)一定的時間，若A2<T，則會自動關閉B2且繼續(xù)給太陽能集熱器加熱，直到溫度達到了我們的預設溫度T，當我們打開B2時需要將水管水溫A1與T的值進行比較，若A1>T則閥門B2會繼續(xù)保持打開狀態(tài)，否則就會關閉B2。我們可以看見這個過程充分利用了太陽光能將其轉化為熱能，十分的便捷。D儲水溫度控制這個時候也許你會問如果當天沒有出太陽或者太陽光比較弱時，白天沒有足夠的太陽能供我們轉化為熱能的話晚上我們是否還能洗上熱水澡？那肯定是的以的，因為本文前面提到了這整個系統(tǒng)分為兩部分接下來用到的這個部分就是前面所說的系統(tǒng)2。我們設置的熱水箱的監(jiān)控溫度為A3，讓A3和設定值T進行比較，然后就能決定是否運行系統(tǒng)2就是打開電加熱系統(tǒng)，系統(tǒng)的運行時間一般在下午到晚上進行這時候是學生們用水的高峰期，具體的流程如下：若A3<T，開關P接通；反之電加熱會自動斷開，并且，16點～21點中的關系如下表所示：表2-1傍晚水溫變化關系圖，單位℃時間（時）溫度比較加熱值（度）16A3<35<T3517A3<40<T4018A3<45<T4519A3<50<T5020A3<55<T5521A3<60<T60最后熱水箱中的監(jiān)控溫度會被加熱到我們之前預設的T值。所以在校師生完全不用擔心要是今天不出太陽就沒有熱水洗澡這種問題啦。結合上文我們說描述的內(nèi)容，此太陽能供熱系統(tǒng)不但十分智能且低碳環(huán)保，在經(jīng)濟方面也是否節(jié)約省錢，對于學校和學校師生來說等都是不二的選擇。2.2太陽能熱水器組成及原理圖2-3太陽能熱水器裝置圖1-循環(huán)水管2-自來水管3-補給水箱4-熱水管5-集熱器6-循環(huán)水管7-循環(huán)水管我們現(xiàn)在所使用的大部分熱水器的主要組成成分是由補給水箱、自來水管和循環(huán)管道以及集熱器等組成，上圖2-3為國內(nèi)最常見的的熱水器裝置圖。首先集熱器會先吸收太陽輻射，此時其內(nèi)溫度會因為吸收輻射發(fā)熱而升高，里面的水溫也會上升。待到溫度達到一定高度時，其中水的比重減輕，便會直接升到水箱的上半部分。水箱在其下面的冷水比熱水要多得多，所以就可以讓冷水流到集熱器下方，然后進入在集熱器中吸熱后上升。一直不停的循環(huán)對流，使得水箱中的溫度一點點升高，到最后集熱器中所吸收和散失的熱量相平衡時，這是水溫就不會再上升。利用循環(huán)加熱使得冷水變成熱水的熱水器也稱循環(huán)熱水器。那么集熱器是什么呢，它可以運用大自然的溫室效應，使太陽光中的輻射轉化為熱能的神奇裝置，普通的熱交換器能實現(xiàn)的僅僅只有從液體到液體或氣體的過程，不一樣的是，平板型集熱器可以直接實現(xiàn)將太陽輻射中的能量直接傳給到液體或氣體中，使其熱量直接上升，是個非常繁瑣復雜的過程?，F(xiàn)在市面上的平板型集熱器有很多種類，全球范圍內(nèi)已經(jīng)實裝的類型就有鋁翼式、扁管式、直管式、瓦楞式等等數(shù)十種。3太陽能熱水系統(tǒng)的工質工質也是整個太陽能熱水器系統(tǒng)中舉足輕重的角色，不要看它好像一直封閉著不露面通常你一但見到它基本就象征著你的熱水器需要修理了。工質的主要作用是將其從集熱器吸取到的熱量傳遞到水箱中。3.1工質的類型下面我會列舉一下平時最常見的液態(tài)以及汽態(tài)或者氣態(tài)工質?？諝?空氣是我們?nèi)粘Ｉ钪凶畛Ｄ芤姷降囊恢惫べ|，它無毒無害不易腐蝕，但它的缺點是比熱容極低且天天都想法設法跑出封閉的管道也就是說極易泄露。水:水是人類生命之源，所以其當然是無毒無害的最重要的是它的比熱容還十分可觀流動性也非常強?？上У氖撬娜秉c也十分的明顯那就是它的沸點很低很容易就沸騰了并且還可能帶有腐蝕性腐蝕管道使得管道堵塞。含礦物質含量高的水（即“硬”水）可導致在集油管和系統(tǒng)管道中形成礦藏。乙二醇/水混合物:乙二醇/水混合物具有50/50或60/40的乙二醇-水比..乙二醇和丙二醇是“抗游離的”。碳氫化合物油:烴油比水具有更高的粘度和更低的比熱。他們需要更多的能量來泵。這些油相對便宜，冰點低。烴油的基本類別是合成烴，石蠟烴和芳香族精制礦物油..合成碳氫化合物相對無毒，幾乎不需要維護。石蠟烴在冷凍點和沸點之間的溫度范圍比水更寬，但它們是有毒的，需要雙壁閉環(huán)換熱器..芳香油是烴類油中粘性最小的油。制冷劑/相變流體:這些東西就是我們平時常說的知道但是基本沒見過的工質了，這些工質通常作用于我們家里面的空調、冰箱當中。這種工質的比熱容很高且沸點很低。所以他們能以笑笑身軀容下大大熱量，他們的工作流程就是先在集熱器吸熱變成汽態(tài)然后進去水箱中放熱變回液態(tài)如此簡單。氟利昂，也就是人們通常所稱的空調和冰箱中的雪種這么多年來一直被人們用來當做熱傳導的工質來使用，主要還是因為他們?nèi)键c高無毒無害不易結塊?？墒钱敃r的人們卻忽視了一定，那就是由于氟氯化碳對地球臭氧層有極大的不好的影響。所以現(xiàn)在很多公司為了找到合適的替代品正在緊鑼密鼓的研發(fā)和調查中，如果能發(fā)現(xiàn)一款制冷劑可以替代它且完全無毒無害那么肯定會成為行業(yè)巨頭。氨氨這個東西我相信應該很傷人接觸過了，但是氨其實也可用作制冷劑。它通常用于工業(yè)應用。由于安全考慮，它不用于住宅系統(tǒng)。制冷劑可以是氨水或氯化鈣氨混合物。硅膠硅酮的冰點很低，沸點很高。它們是無腐蝕性和持久的。由于硅酮具有高粘度和低熱容量，它們需要更多的能量來泵。硅石也很容易泄漏，即使是通過太陽能回路的微觀孔。3.2注意事項當我們在糾結該選用那種工質式我們應該注意一下他們的特性就例如1膨脹系數(shù)2粘度3熱容量4凝固點5沸點6燃點1.單位溫度變化的材料的長度（有時在體積上，當指定時）的分數(shù)變化2.液體對純粹力（從而對流動）的阻力3.物質儲存熱量的能力4.液體冷卻成固體的溫度5.液體沸騰的溫度6.氣體可以在空氣中點燃的最低溫度。4.太陽能熱水系統(tǒng)的熱交換器熱交換器在整個太陽能熱水器系統(tǒng)中起到了彌足輕重的作用，甚至稱其為整個系統(tǒng)的核心也毫不為過，所以接下來我要介紹的就是本系統(tǒng)中最重要的部分之一換熱器部分。熱交換器一般會采用各種不易生銹的金屬制成，而那些容易生銹的金屬則不在考慮范圍內(nèi)。一般的熱交換器一般采用銅為原料，由于銅具有非常優(yōu)秀的導熱能力具有非常強大的抗腐蝕能力4.1換熱器的類型換熱器又稱作熱交換器，在我們的日常生活中一般會用到以下兩種類型的換熱器。液液熱交換器：該換熱器中一般都會使用一種液態(tài)工質，這個工質它會流經(jīng)太陽能集熱器太陽能集熱板循環(huán)往復，此工質具有極強的導熱性可以吸收大量的熱量最后再通過流動，將其所攜帶所吸收的熱量全部轉移到水箱的自來水中。這種液態(tài)工質就例如防凍液，不但能傳導熱量而且還能給整個太陽能熱水器系統(tǒng)提供足夠的保護使其不會在冬天結冰凍結導致堵塞管道，液液式換熱器一般都會在生活用水和工質之間有一刀兩層隔板或者叫做擋板來防止生活用水被污染以及防止工質泄露。單壁式換熱器的話只有一層隔板，隔板的一遍是液態(tài)工質另一邊是生活用水，具體誰處于油管內(nèi)部誰處于外部要看熱力計算來決定了。而雙壁式換熱器則是在生活用水和液態(tài)工質中間有兩層隔板，這種設計主要是為了防止傳熱工質有毒導致污染生活用水造成嚴重的后果。一個雙壁液體對液體換熱器的例子是“包繞式換熱器”，其中一個管子被包裹在熱水罐的外面并粘合在一起。管子必須有足夠的絕緣，以減少熱損失。但是不是所有東西都是十全十美的，雙壁式換熱器雖然可以保障人們的用水安全，可那是用熱量損失換來的。雙壁顧名思義就是有兩個壁兩個隔板所以熱量在傳遞過程中會損失不少。氣液換熱器：氣液換熱器，顧名思義，就是氣體和液體之間做熱交換的換熱器，還有個別名叫做回熱器，簡單來說就是利用汽態(tài)到液態(tài)放熱然后液態(tài)到汽態(tài)吸熱這么個過程來完成工資傳熱。4.2換熱器設計4.2.1換熱器的類型介紹換熱器有許多種類型。以下是一些常見的：盤管式換熱器：此換熱器主要是利用儲罐內(nèi)油管的盤管進行換熱，可以是單管也就是單壁換熱器，或者是兩管也就是雙壁換熱器的厚度。管殼式換熱器：換熱器與儲罐（外部）分離。它有兩個單獨的流體循環(huán)在一個箱子或外殼內(nèi)。流體通過換熱器相互向相反的方向流動，最大限度地傳熱。我們假設我要在一個循環(huán)中加熱自來水那么我們讓自來水去流經(jīng)內(nèi)管循環(huán)。然后讓液態(tài)工質在殼體和自來水管之間不停的流動，外殼應該與管道采用同種材料。此時如果工質帶有毒性的話我們就可以采用雙壁管式有兩層隔板安全放心，在管的外壁和內(nèi)壁之間放置無毒的中間傳遞流體工質。套管式換熱器：在這種換熱器的設計中，水的管和傳熱流體相互直接熱接觸。水和傳熱流體相互向相反的方向流動，這種類型的換熱器有兩個類似于管殼式換熱器中描述的回路。4.2.2確定所用工質以及進出口溫度在這里我們選用水作為導熱工質，因為在第三節(jié)我們說過水的比熱容非常高且無毒無害。我們在這里讓經(jīng)過太陽能集熱器的封閉回路的工質（以下簡稱熱水）走殼程而師生們平時的生活用水（以下簡稱自來水）走管程，在這里我們設熱水的進口溫度為T1=80°C，熱水的出口溫度為T2=60°C。設自來水的進口溫度為t1=22°C，自來水的出口溫度為t2=50°C。由此我們可以計算出熱水的定性溫度為

T=(80+60)/2=70°C自來水的定性溫度為t=(22+50)/2=36°C然后我們可以在《工程常用物質的熱物理性質手冊》這本書中查詢到水在70°C時候的物性數(shù)據(jù)是:

導熱系數(shù)λo=0.668W/(m·k)

粘度μo=4.06×10-4(Pa·s)密度ρo=977.8kg/m3

定壓比熱容Co=4.187kJ/（kg·k）水在溫度36°C時候的物性數(shù)據(jù)為:

導熱系數(shù)λi=0.620W/(m·k)

粘度μi=7.87×10-4(Pa·s)密度ρi=995.35kg/m3

定壓比熱容Ci=4.174kJ/（kg·k）4.2.3計算熱負荷熱負荷有下式計算：Qo=moCo（T1-T2）=630000/（24×3600）×4.187×（80-60）=610.6（kw）式（4.1）式中wi——冷卻劑的質量流量，kg/s；Qo——熱負荷，W；t2、t1——冷流體的進、出口溫度，℃；Cpi——冷流體的定壓比熱容，kJ/（kg·k）；4.2.4計算兩流體的平均溫度差和自來水用量接下來我們需要計算平均傳熱溫差，其中：Δtmax=T1-t2=80-50=30°CΔtmin=T2-t1=60-22=38°C由于Δtmax/Δtmin=30/38=0.8＜2,平均傳熱溫差采用算數(shù)平均溫差然后我們可以用下式計算自來水的用量QUOTE其中Qo為熱負荷單位的W，wi為冷卻劑的質量流量單位是kg/s，Cpi為冷流體的定壓比熱容單位是kJ/（kg·k），t2、t1為冷流體的進、出口溫度單位都是℃。4.2.5總傳熱系數(shù)和污垢熱阻的計算因為熱水的黏度μo=0.406×10-3通過查《常用化工單元設備設計》表1-6得到換熱器總換熱系數(shù)的大致范圍為467～814，假設估值,因為流體產(chǎn)生污垢的的規(guī)律無法預知，只能根據(jù)實際經(jīng)驗得到污垢熱阻。常見的污垢熱阻見下表。表4-1冷卻水的污垢熱阻中熱液體溫度/°C115以下115～205水的溫度/°C25以下25以上水的速/m1以下1以上1以下1以上熱阻/m海水0.8598×10-40.8598×10-41.7197×10-41.7197×10-4自來水，井水1.7197×10-41.7197×10-43.4394×10-43.4394×10-4蒸餾水0.8598×10-40.8598×10-40.8598×10-40.8598×10-4硬水5.1590×10-45.1590×10-48.5980×10-48.5980×10-4河水5.1590×10-43.4394×10-46.8788×10-45.1590×10-4冷、熱流體的污垢熱阻為：熱水側的熱阻：R循環(huán)水側的熱阻：R表4-2常見金屬材料的導熱系數(shù)碳鋼的導熱系數(shù)?。害?454.2.6計算傳熱面積接下來我們就需要去計算傳熱面積了，我們可以利用下面這個式子來計算傳熱面積A'=式中Ko——總傳熱系數(shù)，W/(m2·K)?tm——平均熱溫度差，oCA'——傳熱面積，m接下來我們就要去計算傳熱面積了，利用以下式子可以得到最后我們不能忘記要考慮百分之15左右的面積裕度所以最終得到的面積是4.2.7管徑和管內(nèi)流速以及管程數(shù)和傳熱管數(shù)我們最終選用的是25mm×2.5㎜的傳熱管（碳鋼），然后取管內(nèi)流速uns=取式中Vs——管內(nèi)流體的體積流量，mdi——管子內(nèi)徑，mnsui——管內(nèi)流體適宜的流速，m/s然后我們就可以接下來利用下面算式來計算換熱管道的長度了式（4.4）式中do——管子外徑，mA——所需傳熱面積，m2L——管束長度，m；我們選擇長度為l=4.5式（4.5）式中l(wèi)——選定的每程管子長度，m；L——單程管管子長度，m；綜上所訴計算得出傳熱管的總根數(shù)為4.2.8換熱管排列和分程法我們設該管板的利用率η=0.7式（4.6）式中η——管板的利用率；N——換熱管的總根數(shù)；t——換熱管間管心距，mm；D——換熱器殼體的內(nèi)徑，mm；接下來我們需要取圓整，可取D=4004.2.9傳熱管排列和分程方法管板上傳熱管的排列方法可分為三種，分別是三角形排列、正方形排列和同心圓型排列圖4-1管子的排列方式（1）（2）（3）最后我們選用圖（1）這種排列方法，該方法稱為三角形排列法我們通過前面的計算可以得知換熱管的管徑為25mm，查表可得到換熱管中心距t=32mm接下來我們需要計算經(jīng)過管束中心線管子的中心線的管數(shù)式（4.7）式中N——換熱管的總根數(shù)；nc最后我們需要選擇隔板形式圖4-2隔板形式圖綜上所訴得出如圖4-3所示的熱管的排管圖：圖4-3換熱管布置草圖4.2.10平均傳熱溫差校正系數(shù)及殼程數(shù)接下來我們需要計算平均傳熱溫差校正系數(shù)R=T1P=t2式中t1、t2——自來水的進口和出口溫，℃；T1、T2——熱工質進口和出口溫度，℃；然后我們可以利用以下算式得出對數(shù)平均溫差校正系數(shù)為ψ=R2+1最后可以通過上式計算出平均傳熱溫差為?t4.2.11折流板為增大殼程內(nèi)流體的湍流速度，使湍流加劇，提高殼程內(nèi)對流傳熱系數(shù)。在臥式換熱器中，折流板還起到支撐換熱管的作用。如下圖所示圖4-4折流板弓形折流板具有結構簡單，性能優(yōu)良等特點，在實際中最為常用。故本換熱器選擇弓形折流板。弓形折流板切去圓缺的高度，則：?=0.25D=取?=100式中D——殼程內(nèi)徑，mm；?——切去的圓缺高度，mm；折流板間距可根據(jù)下列公式計算：式（4.12）式中D——殼程內(nèi)徑，mm；B——折流板間距，mm；弓形折流板一般有如圖4-5（1）和圖4-5（2）兩種排列方式。（1）（2）圖4-5弓形折流板種類因為此換熱器的工質為循環(huán)水，流體內(nèi)沒有懸浮顆粒，所以弓形折流選擇4-5（1）這種排列方式且本次設計折流板間距可用B=300最后我們就要來計算折流板的數(shù)目了NB式中L——換熱管數(shù)量；NB表4-3內(nèi)徑和間距關系表殼體內(nèi)直徑D相鄰兩折流板間距B≤300>300～450>450～600200～400356400～7005610700～10006810>100061012由于我們計算得到了殼體內(nèi)徑D=400mm，折流板間距B=3004.2.12殼程對流傳熱系數(shù)對于弓形折流板，傳熱系數(shù)可根據(jù)克恩公式計算：α0=式中λ0——殼程流體的導熱系數(shù)，Wα0——殼程流體傳熱膜系數(shù)，Wμw——流體在壁溫下的黏度，Pade——當量直徑，mRe0Pr——普蘭特準數(shù)；μ0——流體在定性溫度下的黏度，Paμ當量直徑由正三角形排列得： de=式中do——傳熱管外徑，mt——傳熱管中心距，m；由下式可以得出殼程流通截面積為S0=BD1?式中t——傳熱管中心距，m；do——傳熱管外徑，mB——折流板間距，m；D——殼程內(nèi)徑，m；殼程流體流速、雷諾數(shù)及普蘭特數(shù)分別為u0=Re0=Pr0=最后得出殼程對流給熱系數(shù)為α04.2.13管程對流給熱系數(shù)管程傳熱膜系數(shù)通常情況下可用下式計算：αi=式中PriReiλi——管程流體的導熱系數(shù)，Wαi——管程流體傳熱膜系數(shù)，Wdi——傳熱管內(nèi)徑，m我們通過計算可以得出管程流通截面積：式（4.21）式中NpN——總換熱管數(shù)；di——傳熱管內(nèi)徑，mSi——管程流通截面積，m管程流體流速、雷諾數(shù)及普蘭德數(shù)分別為：Pr則管程對流給熱系數(shù)：α4.2.14總傳熱系數(shù)列管式換熱器總傳熱系數(shù)可由下式計算：K=式（4.22）式中λ——換熱管壁的導熱系數(shù)，K——總傳熱系數(shù)，Wb——管壁厚度，m；di,dR0,Riαi——管程流體傳熱膜系數(shù)，Wα0——殼程流體傳熱膜系數(shù)，W/m4.2.15裕度計算接著就是需要考慮裕度了首先我們需要計算出傳熱面積然后該換熱器的實際換熱面積為最后得出的面積裕度為滿足安全面積裕度的要求規(guī)范，該換熱器可以滿足生產(chǎn)要求。4.2.16管程壓強降管程流動阻力可由摩擦阻力公式計算：?pi式中NpNsFt——污垢校正系數(shù)，對于Φ=25mm×2.5?pi——管程總壓力降，?p1,因為傳熱管的管壁粗糙度取0.01mm，則ε/d=0.005，而，我們可以通過查圖得到摩擦阻力系數(shù)λi查表可得摩擦阻力系數(shù)流體通過單程直管所受到的阻力可由下式計算：式（4.24）式中ρ——流體密度，kg/ui——管內(nèi)流速，mL——傳熱管長度，m；di——傳熱管內(nèi)徑，mλi流體在局部所受到的阻力可由下式計算：式（4.25）則管程總壓力降計算得：因管程總壓力降小于1054.2.17殼程壓強降當換熱器殼程內(nèi)安有弓形折流擋板時，通常使用Esso法來計算殼程的流動阻力大小，該法的計算公式如下：?p式中Fs——結垢校正系數(shù)，這里取FNs?p2'?p0——殼程總壓力降，?p1'液體流經(jīng)管束的壓力降：?液體通過折流板缺口的壓力降：?p2式中fo——殼程流體的摩擦系數(shù),查圖得fNBD——殼體內(nèi)徑，m；F——排管方式對壓力降的校正因數(shù)，三角形排列時取F=0.5B——折流板間距，m；uo——流體在殼程橫過管束的最小流速，mnc——橫過管束中心線的管數(shù)，使用正方形排列時n則殼程流體總壓力降計算得：因殼程總壓力降小于105該換熱器的管程與殼程壓力降均達到設計標準，則設計的換熱器合理。4.2.18流體進出口接管計算接管的尺寸可先根據(jù)下式計算出接管內(nèi)徑d，即：d=4V式中d——接管內(nèi)徑，m；u——管內(nèi)流體的適宜流速，m/V——流體的體積流量，m3殼程流體（熱水）進出口接管，接管內(nèi)熱水流速取1.5m/s，則根據(jù)下式計算接管內(nèi)徑:d取標準管徑為80mm。管程流體（自來水）進出口接管，接管內(nèi)熱水流速取1.5m/s，則根據(jù)下式計算接管內(nèi)徑:我們最后得出可以取標準管徑為100mm。4.2.19計算結果表4-4換熱器主要結構尺寸和計算結果換熱器型式：管殼式換熱器換熱面積（m2）:24.73工藝參數(shù)名稱管程殼程物料名稱自來水熱水操作溫度，℃22/5080/60流量，kg/h29257.326250流體密度，kg/m3995.35977.8流速，m/s0.740.28傳熱量，kW610.6總傳熱系數(shù)，W/m2·K764.31對流傳熱系數(shù)，W/m2·K3646.912968.00污垢系數(shù)，m2·K/W0.0001760.000352阻力降，Pa8162.759640.97程數(shù)21推薦使用材料碳鋼碳鋼管子規(guī)格Φ25×2.5管數(shù)70管長，mm4500管間距，mm32排列方式正三角形折流板型式上下間距，mm300切口高度30%殼體內(nèi)徑，mm4004.3注意事項我們在安裝換熱器的時候需要注意以下事項在安裝的時候為了最好的性能，一定要選擇一種與將要使用的換熱器類型兼容的傳熱流體，我們需要重視的是在熱交換器的生產(chǎn)中不能亂用金屬否則很有可能會發(fā)生腐蝕。除此之外由于不同的金屬特性不一樣特點不一樣很容易會產(chǎn)生開裂這種事情需要多多保養(yǎng)。這兩種情況都可能會縮短換熱器的壽命。5太陽能集熱器、水箱、混水閥的選型5.1太陽能集熱器我國的太陽能產(chǎn)業(yè)現(xiàn)在已經(jīng)日漸成熟，現(xiàn)在市場上主要的集熱器分為如圖5-1所示的三鐘類型，而我們?nèi)粘Ｉ钪杏玫降闹饕獮榍皟煞N集熱器。圖5-1集熱器種類圖5.1.1真空管集熱器真空管集熱器主要分為兩個大類一是和玻璃-金屬結構這兩大類，而根據(jù)使用方式的不同全玻璃結構的集熱器又可以分為熱管式集熱器、直插式集熱器和U型管式集熱器。5.1.2平板集熱器平板集熱器一直都是市場上炙手可熱的集熱器類型，也是平時日常生活中使用最為廣泛的集熱器類型，是真空管集熱器的主要的對頭。平板集熱器的主要優(yōu)點是1非常容易與建筑相結合，適合各種各樣的建筑物；2傳熱流體會在其之內(nèi)的銅管里面流動，可以在一定壓力下流動；3鋼化玻璃蓋板強度高，耐撞擊性能好，安全運行系數(shù)高；5.1.3集熱器選型我們選擇太陽能集熱器主要是根據(jù)其熱性能來進行選型，這里就涉及到了集熱器的熱效率，熱效率方程式為（式5.1）式中是瞬時效率截距是集熱器熱損系數(shù)是集熱器工作溫度是外界環(huán)境溫度G是定量，一般取G=800平板集熱器最低性能要求為0=0.68,UL=6W/m2K。而真空管集熱器的最低性能要求為0=0.6,UL=2.5W/m2K。由上面的數(shù)據(jù)我們可以得知=0.023時，說明集熱器工作溫度高于外界環(huán)境溫度20℃左右的時候，真空管集熱器效率將超過平板集熱器效率。由于我們學校在珠海地理位置處于中國的南方，全年氣溫都不會很低所以集熱器工作溫度高于外界環(huán)境溫度20℃的這種情況不會經(jīng)常出現(xiàn)，我們最終選擇使用平板集熱器。

以下是我設計的平板集熱器的特點：

1)表層為低鐵鋼化玻璃，厚度在3.2毫米左右，能夠承載達到一點三噸的重量，透光率達百分之九十二以上。

2)如果太陽能集熱器選取真空藍鈦吸熱涂層吸熱板芯作為核心部件，那么它將具有高效集熱、高效傳熱、防漏、耐壓等等優(yōu)點，光吸收率在百分之九十五以上。

3)擁有獨特的板芯結構，有效集熱面積達1.77m2以上；蛇型管和柵型管使換熱增溫更為快捷，無氧紫銅吸熱體，導熱率非常高；加厚的保溫材料，充分保存每一份熱量。

4)產(chǎn)品的使用年限可以高達30年以上：藍鈦和焊接技術的十分巧妙的融合加上航空用鋁合金邊框以及低鐵鋼化玻璃使集熱器擁有能抵抗臺風冰雹這樣的天氣的能力；并且其放凍結性能十分的優(yōu)秀，即便是零下好幾十度也不會凍結。

5)此平板集熱器可以安裝在學生宿舍的各個角落來提供供熱水，與建筑自然而且和諧地融入在一起，時尚美觀。

6)產(chǎn)品符合歐盟EN12975和國標GB/

T19141標準。

7)產(chǎn)品質保期:8年。5.2水箱水箱也被人們稱為熱水的倉庫，水箱的重要性不言而喻，如果一個太陽能集熱效果換熱效果都非常好但是水箱不行的話人們用到的水還是涼颼颼的整個太陽能熱水器系統(tǒng)看起來就像是個笑話了。我們選擇熱水箱不只要看保溫層的厚度，不要以為保溫層夠厚熱量都不會散失就能保存大部分熱量，我們還需要去選擇保溫材料和制作工藝，還有內(nèi)膽一定要選用食品級不銹鋼才行?，F(xiàn)在市面上的單倉太陽能的維修率還是比較偏高，三倉則降低了很多，三倉儲水箱指的是一個水箱三個內(nèi)膽而不是三個水箱，所有我最后選擇三倉型，三倉水箱的優(yōu)點在于陰雨天氣不用久等電熱水器去加熱且出水口取于電加熱上部，能夠防止停水干燒，空機等現(xiàn)象。圖5-2單倉太陽能熱水器儲水箱圖5-3三倉太陽能熱水器儲水箱5.3混水閥大型的混水器主要應用于北方的地暖系統(tǒng)中，而南方大部分地區(qū)主要使用的是混水閥來進行冷熱水調節(jié)，閥門本身不具備調節(jié)能力只是接通了冷水管和熱水管起到了混合的作用?；焖y主要分為兩類，分別是手動機械調節(jié)式混水閥和自力式恒溫式混水閥，自力式恒溫式混水閥又稱自力式平衡壓力恒溫混水閥，它主要的優(yōu)點是安全性能非常高如果水溫一但超過用戶的設定值時便會自動切斷熱水管開關但是它的缺點就是造價比較高不適用于普通人日常生活使用。而目前人們主要使用的是前者也就是手動機械調節(jié)式混水閥因為這樣能又我們自主的去選擇溫度，感覺熱可以加大冷水開關感覺冷可以加大熱水，且此閥門造價低廉有非常大的優(yōu)勢，雖說有時溫度會難以把控但是足夠師生日常生活中使用所以我決定選擇手動機械調節(jié)式混水閥6.太陽能熱水器的外觀組成6.1水箱6.1.1聚氨酯1.聚氨酯是聚氨基甲酸酯的簡稱縮寫，符號為PU。聚氨酯是由二元或多元異氰酸酯與多元醇化合物相互作用制得。其特點是強度高且十分耐磨損且能耐得住低溫2.聚氨酯的構成

3.指標

閉孔率≥９０％導熱率≤０.０２Ｗ／ｍ?Ｋ

密度３０～４０千克／立方聚氨脂是如何成型的：由于硬質聚氨酯泡沫塑料的成型工藝要求不高且其導熱系數(shù)非常的小，所以我優(yōu)先的選用硬質聚氨酯泡沫塑料作為我的保溫材料。但是這樣也會存在幾個問題一是會有泡沫收縮，這樣會使得外殼與泡沫整個分隔開來，很有可能會導致外殼整體形狀發(fā)生改變，處于真空管口的泡沫裂開來。二是處于內(nèi)膽和外殼之間的聚氨酯泡沫會發(fā)生開裂，大大的不利于水箱的溫度保持。泡沫的收縮有三種原因：1.固聚氨酯泡沫會因為自身特性而收縮，尺寸的收縮一般不會大于百分之一，一般都在百分之零點五左右。（原因是多元醇與異氰酸酯發(fā)生化學反應時，摩爾反應熱為１０９ＫＪ／ｍｏｌ。發(fā)泡材料中的發(fā)泡劑在高溫加熱中蒸發(fā)，所以會在材料中產(chǎn)生氣泡，結果會產(chǎn)生具有閉孔結構的硬質聚氨酯泡沫。其發(fā)泡成型時的最高溫度將會達到140到160℃。2.發(fā)泡以及手工發(fā)泡。所謂的手動發(fā)泡是指使用固定的外殼和內(nèi)部容器，而沒有精確的計量設備，但是如果使用兩個具有相同體積的容器，則無法控制取出的白色材料和黑色材料的比例。轉速為1200rpm的手鉆或臺式鉆主要用于混合，有些甚至使用木棍或類似工具。工作人員并沒有經(jīng)過專業(yè)的培訓就上崗就業(yè)了導致結果不滿意成果不理想這也是常有的事情。3.兩種方式比較太陽能熱水器的襯里通常有兩種，一般不是不銹鋼襯里就是搪瓷襯里：不銹鋼襯里（壁厚通常為0.25?0.5）表面光滑；搪瓷襯里表面粗糙，強度高且不生銹。所謂的內(nèi)膽處理是指：1、在內(nèi)部容器的外面粘貼塑料薄膜或涂摸上黃油或白油，使聚氨酯泡沫收縮，內(nèi)部容器自然分離，從而確保外部表層和聚氨酯的結構不被破壞，同時，泡沫收縮現(xiàn)象也可以從外殼傳遞到內(nèi)部容器。6.1.2不銹剛內(nèi)襯我們國家的不銹鋼牌號一般是用材料含量代替;如0Cr18Ni9,意思是含Cr(鉻)18%,含Ni(鎳）9%;0指含碳量<=0.07%，如果是00指含碳量<=0.03%.我國現(xiàn)在使用到的最多的型號是201、202、304國產(chǎn)的201的易生銹202含鎳量比304少，時間長后有有一點銹斑，適合做結構材料。304是最好的，鎳含量更高，價格也最昂貴，易于加工。食品級的不含亞硝酸鹽更有利于健康。6.2管道構造6.2.1真空管的構造真空管的構造：由非常多的部分組成分別為內(nèi)管，外管，選擇性吸收涂層，吸氣劑，真空夾層，不銹鋼卡子等。人們所認為的最好的吸收表面的顏色應該是黑色的，然而黑色的表面卻不一定意味著其吸收表面的熱性能是最棒的，我們現(xiàn)實中所用到的吸收面往往是紫黑色或者藍黑色的。目前，太陽能真空管的技術差距非常大，但這并不意味著鋁鍍層，銅鍍層和不銹鋼鍍層的吸收率較大，三者之間的吸熱率在3％至4之間。然而它們的價格卻相差很多，所以還是建議選擇使用單靶鍍膜。真空管鍍膜

我們平時所說的真空鍍膜就是整個膜在高溫下蒸發(fā)落在工件表面最后變成結晶。因為空氣會產(chǎn)生對蒸發(fā)的膜分子的抵抗力并引起碰撞，這使晶體變得非常粗糙并失去光澤，因此必須在真空下將晶體增亮，而且，如果真空度不夠高，晶體將會損失其原有的光澤粘合能力減弱。通過添加中頻磁控濺射靶材，磁控管靶材將在電場的作用下加速薄膜的蒸發(fā)分子轟擊靶材，從而發(fā)射出大量靶材原子，其中包括中性靶材原子或分子沉積在基材上時會形成一層膜，這樣就可以解決了過去自然蒸發(fā)無法加工的膜體品種。金屬和金屬的化合物材料在真空中，當金屬加熱到高于它的熔點之時，這時熔融的材料會蒸發(fā)變成分子態(tài)然后四散進入整個容器空間中去。

金屬和金屬的化合物材料在真空中，如果他們被加熱到高于其熔點的溫度的時候，這時熔融的材料會蒸發(fā)變成分子態(tài)然后四散進入整個容器空間中去，這里面的許多分子會變成帶電離子，這些離子遇到被鍍基片就會附著在其上，最終就會形成離子鍍。

金屬和金屬的化合物材料在真空中，如果被等離子輝光區(qū)中的電子轟擊的話，這時候材料會直接從表面四散噴射出來，變成離子態(tài)。這些離子遇到被鍍基片就會附著在其上，最終就會形成離子濺射鍍中頻的設備需要進行水冷降溫。集膚效應是當電流在導體中流動時會產(chǎn)生的一種效應。所有電荷將積聚在電導的表面上，從而使電導發(fā)熱。因此，我們一般來說會使用中孔管用水冷卻導體，即水冷。

表5-1真空管鍍膜

鍍膜工藝對比吸收率、發(fā)射率對比真空度對比目前每個人使用的選擇性吸收涂層基本上都是磁控濺射涂層。但是，涂覆過程并不完全相同。目前，主要有兩個過程：漸變膜系統(tǒng)過程和干涉膜系統(tǒng)過程。

其中，漸變膠片技術是一種通用技術，任何人和任何企業(yè)都可以不受限制地使用。但是，干涉膜技術仍然是一項專利技術，只能在專利所有人的許可下使用。三高太陽芯真空管的吸收比均大于0.92，最高可達0.97，是國標（0.86）的1.07～1.13倍。三高太陽芯真空管的半球發(fā)射比均不大于0.06，只有國標（0.09）的2/3。三高太陽芯真空管在430℃高溫下經(jīng)過60分鐘的抽真空，使得內(nèi)外管之間的真空度高達5×10－4Pa，是國標的百分之一（國標為5×10－2Pa）。極高的真空度極大程度的減少了對流散熱。6.3支架6.3.1支架的材料冷軋鋼板和熱軋鋼板的生產(chǎn)工藝制作流程完全不相同。熱軋是在高溫下軋制而成，冷軋是在常溫下炸至。一般來說，冷軋鋼板會具有更好的強度，熱軋鋼板具有更好的延展。冷軋的厚度一般都會比較小，熱軋的厚度一般比較大。冷軋鋼板的所有表現(xiàn)都會優(yōu)于熱軋板,并且厚度右軋薄至零點一八毫米左右,這樣會被更多人所喜歡。對于產(chǎn)品的驗收，可以請專業(yè)人士進行。熱軋鍍鋅板在我國市場上很受廠商歡迎。很多人需求厚厚的，且這部分基板是可以用到熱軋板的。但是可惜的是市面上熱軋鍍鋅板供不應求，所以市面上都會拿冷鍍鋅板來代替，如果真的需求厚規(guī)格鍍鋅板的時候，人們一般會把目光投向國外選擇進口來解決問題，因此這個市場的潛力十分巨大。目前國內(nèi)熱軋鍍鋅板的主要用途及需求量情況如下：筒式鋼板倉。制造筒式鋼板倉百分之八十以上的鋼材為1－6毫米厚的熱鍍鋅板，其中厚度2．5－4毫米的占百分之七十五，基板的材質型號為Q215－Q225，鍍鋅量大于等于275克／平方米。（2）可以將冷軋鍍鋅板完全取而代之。目前來看有很多數(shù)量的冷軋鍍鋅板可以用熱軋鍍鋅板來進行替換，就例如建筑業(yè)用的格柵以及大型通風管道，大概是全部的百分之二十；商業(yè)和農(nóng)業(yè)漁業(yè)等可以取而代之的約占百分之十五；然后其它行業(yè)約占百分之十。據(jù)專業(yè)人士分析解讀認為在未來的幾年內(nèi)，我國的熱軋鍍鋅板的市場需求將會一直呈現(xiàn)上升態(tài)勢。5.3.2支架的外表處理外表一般有三種處理工藝，分別是噴漆、噴塑和烤漆，但是他們直接可是有著很大的區(qū)別的價格上來說就這三種工藝沒有人能夠給出他們心中的具體價格,因為價格跟原料受眾物價等息息相關，而外觀上來說噴漆是依靠油漆的粘著力，在空氣中涼干。容易掉色?？酒幔簩⒖酒釃娡繋讓雍蠛婵荆庥^光滑美觀，長時間不變色。

噴塑：利用了靜電所產(chǎn)生的吸引力，一共分為兩種類型，分別是室外室內(nèi)，他們所運用的材料和工序都是不一樣的。參考文獻[1]劉福才、劉豐、劉立偉AVR單片機在太陽能熱水器智能控制器中的應用。微計算機信息，1999，4。[2]王長胤、文軍單片單板機原理及應用[M]。武漢：武漢大學出版社，1993。[3]向奇汝多功能溫度控制器[J]自動化與儀器儀表，1999[4]TomFoxBuildtheIntelligentThermometer[J]。Computer&Electronics。January，1983。[4]何立民單片機中、高級教程北京航空航天出版社1999[5]郭廷瑋太陽能利用和前景科學普及出版社1986[5]家用太陽能熱水系統(tǒng)熱性能試驗方法GB/T18708-2002

6]家用太陽能熱水系統(tǒng)熱性能檢測試驗系統(tǒng)研制報告中國建筑科學研究院空氣調節(jié)研究所2003.10[7]金偉正單線數(shù)字溫度傳感器的原理及應用電子技術應用，2000[8]王建萍串行LED顯示驅動器及應用電子技術應用1996[9]張家榮，趙延元.工程常用物質的熱物理性質手冊[M].北京.新時代出版社，1987.[10]GB/T151-2014，熱交換器[S].北京：中國標準出版社，2014.[11]溫碧輝.管殼式換熱器設計要點[J].中石油和化工標準與質量，2013，5：243-243.[12]張學智.管殼式換熱器設計優(yōu)化及適宜操作區(qū)性能的研究[D].山東.青島科技大學，2012.附錄2英文文獻ClassificationandcomparisonofsolarwaterheatersProtectagainstfreezingincolderclimates.Somesolarsystemsareappropriateforfreezingclimates,whileothersarenot.Asageneralrule,ifthereisagoodchancethattemperatureswillfallbelow42°F,chooseeitheraclosed-loopsystemwithantifreezeastheheattransferfluid,orasystemthatautomaticallydrainsbackwhentemperaturesfalltoolowforcomfort.Steerclearofbatchsystemsifyouliveinaclimatewithdistinctwinters.LearnmoreaboutfreezeprotectionEstimatethecapacityyou'llneed.Usethegalloncapacityofyourcurrentwaterheaterasastartingpoint.Youcanfindyourcurrentwaterheater'scapacityorvolumeonitsnameplateoryellowEnergyGuidesticker.Thisshouldhelpyoudiscussthesizingofyoursolarsystemwithcontractors.Ifyouhaverecentlyaddedorareplanningtoaddmoreoccupantstoyourhouseholdoranewshower,faucet,dishwasherorwasherthatwillbeinfrequentuse,takethatintoaccountinyourdiscussions.CollectorTypesBatchcollectors,alsocalledIntegratedCollector-Storage(ICS)systems,heatwaterindarktanksortubeswithinaninsulatedbox,storingwateruntildrawn.Watercanremaininthecollectorforlongperiodsoftimeifhouseholddemandislow,makingitveryhot.Atemperingvalveisyourprotectionfromscaldingatthetap.Thetemperingvalvemixesincoldwatertodecreasethewater'stemperaturebeforeit'sdeliveredtothetap.Batchcollectorsareincompatiblewithclosed-loopcirculationsystems.Thus,theyaregenerallynotrecommendedforcoldclimates.Flat-platecollectorstypicallyconsistofcoppertubesfittedtoflatabsorberplates.Themostcommonconfigurationisaseriesofparalleltubesconnectedateachendbytwopipes,theinletandoutletmanifolds.Theflatplateassemblyiscontainedwithinaninsulatedbox,andcoveredwithtemperedglass.Flatplatecollectorsaretypicallysizedtocontain40gallonsofwater.Twocollectorsprovideroughlyhalfofthehotwaterneededtoserveafamilyoffour.Evacuatedtubecollectorsarethemostefficientcollectorsavailable.Eachevacuatedtubeissimilartoathermosinprinciple.Aglassormetaltubecontainingthewaterorheattransferfluidissurroundedbyalargerglasstube.Thespacebetweenthemisavacuum,soverylittleheatislostfromthefluid.Thesecollectorscanevenworkwellinovercastconditionsandoperateintemperaturesaslowas-40°F.Individualtubesarereplacedasneeded.Evacuatedtubecollectorscancosttwiceasmuchpersquarefootasflatplatecollectors.CirculationSystemsDirectsystemscirculatewaterthroughsolarcollectorswhereitisheatedbythesun.Theheatedwateristhenstoredinatank,senttoatanklesswaterheater,oruseddirectly.Thesesystemsarepreferableinclimateswhereitrarelyfreezes.Freezeprotectionisnecessaryincoldclimates.Closed-loop,orindirect,systemsuseanon-freezingliquidtotransferheatfromthesuntowaterinastoragetank.Thesun'sthermalenergyheatsthefluidinthesolarcollectors.Then,thisfluidpassesthroughaheatexchangerinthestoragetank,transferringtheheattothewater.Thenon-freezingfluidthencyclesbacktothecollectors.Thesesystemsmakesenseinfreezingclimates.Active,orforced-circulation,systemsuseelectricpumps,valvesandcontrollerstomovewaterfromthecollectorstothestoragetank.ThesearecommonintheU.S.Passivesystemsrequirenopumps.Naturalconvectionmoveswaterfromthecollectorstothestoragetankasitheatsup.Directsystems:(A)PassiveCHSsystemwithtankabovecollector.(B)ActivesystemwithpumpandcontrollerdrivenbyaphotovoltaicpanelIndirectactivesystems:(C)Indirectsystemwithheatexchangerintank;(D)Drainbacksystemwithdrainbackreservoir.IntheseschematicsthecontrollerandpumparedrivenbymainselectricityAtypicalprogrammabledifferentialcontrollerActivesystemswithdrainbackAdrain-backsystemisanindirectactivesystemwhereheattransferfluidcirculatesthroughthecollector,beingdrivenbyapump.Howeverthecollectorpipingisnotpressurisedandincludesanopendrainbackreservoir.Ifthepumpisswitchedoff,alltheheattransferfluiddrainsintothedrainbackreservoirandnoneremainsinthecollector.Consequentlythecollectorcannotbedamagedbyfreezingoroverheating.[15]Thismakesthistypeofsystemwell-suitedtocolderclimates.ActivesystemswithabubblepumpThebubbleseparatorofabubble-pumpsystemFreezeprotectionFreezeprotectionmeasurespreventdamagetothesystemduetotheexpansionoffreezingtransferfluid.Somesystemsdrainthetransferfluidfromthesystemwhenthepumpstops.Inindirectsystems(wherethetransferfluidisseparatedfromtheheatedwater),thisiscalleddrainbackandindirectsystems(wheretheheatedwaterisusedasthetransferfluid)itiscalleddraindown.Manyindirectsystemsuseanti-freeze(e.g.propyleneglycol)intheheattransferfluid.Thisapproachissimplerandmorereliablethandrainbackandiscommoninclimateswherefreezingtemperaturesoccuroften.Inbothdirectandindirectsystems,automaticrecirculationmaybeusedforfreezeprotection.Whenthewaterinthecollectorreachesatemperaturenearfreezing,thecontrollerturnsthepumponforafewminutestowarmthecollectorwithwaterfromthetank.Insomedirectsystems,thecollectorsaremanuallydrainedwhenfreezingisexpected.Thisapproachiscommoninclimateswherefreezingtemperaturesdonotoccuroften.Otherdirectsystemsusefreezetolerantsolarcollectors.Herethewaterchannelsofthecollectoraremadeofflexiblepolymerssuchassiliconerubber.Beingnon-metal,thesecanfreezesolidwithoutcracking.OneEuropeansolarcollectorisbeingproducedtothisspecificationundertheSolarKeymarkandEN12975standards.OverheatprotectionParticularlywhennohotwaterhasbeenusedforsometime,thewaterfromthecollectorcanreachveryhightemperaturesingoodsunshine,orifthepumpfailstooperate,suchasduringapowercut.Designswhichmayboilthehotwaterstoreusuallyallowforreliefofpressureandexcessheatthroughaheatdump.Almostallsealedandunventedsolarcircuitshavepressurereliefvalvesthroughwhichexcessivewaterpressureorsteamcanbevented.Ventedsystemshaveasimplersafetyfeaturealreadybuiltinviatheopenvent,asimpleandvirtuallyfail-safeapproach.Someactivesystemsdeliberatelycoolthewaterinthestoragetankbyheatexport:circulatinghotwaterthroughthecollectorattimeswhenthereislittlesunlightoratnight(whensolarenergydoesnotheatthecollector).Heatexportoperatesmosteffectivelyinsystemswhichdonotusebasalheatexchangerstoaddheattothewaterstore(becausecoolwatersinksbelowhotwater).11possibletypesofoverheatcontrolinsolarthermalhavebeenidentifiedintheInternationalEnergyAgency'sTaskGroup39onPolym