太阳能暖风干衣机.pdf

太阳能暖风干衣机目录一 作品介绍.21.1 思想来源 2 1.2 作品名称及使用方法 3 1.3 原理简介 4 二 外形设计.5 三 原理阐述.6 3.1 集热原理 6 3.2 追踪原理 .15 3.3 鼓风原理 .19 四 应用范围及前景.23 4.1 社会背景及调查 .23 4.2 应用范围 .27 4.3 应用前景 .29 附录 调查问卷.32一 作品介绍1.1 思想来源本次作品的想法来源有三个方面:1. 洗衣、晾衣是人们生活中每天都要经历的事，但是，经常会碰上梅雨天气或沙尘天，衣服就会干的很慢，尤其是对于大学生，白天需要上课，没有时间晾衣服收衣服，这时人们就发明出来了各种使衣服干的更快的机器， “干衣机”就是其中的一种干衣机是利用电加热来使洗好的衣物中的水分即时蒸发干燥的清洁类家用电器， 但是市场上的干衣机通过电加热来达到烘干效果，不仅限制工作时间，而且功率大，烘干的衣服少，便浪费电能，烘干的衣服多，便浪费时间（因为现在市场上的干衣机工作一会之后还要休息） 通过观察和比较，我们想到，如果收集太阳能，把太阳能转换成热能来加热空气，直接让热气流来烘干衣服，从而达到节能、环保、省时等目的。

2. 特别的，作为当代大学生，我们从生活中的细节出发，试图将低碳的意义在身边展开在宿舍生活中，每所高校几乎都有上万的学生有洗衣服晾衣服的需要，但是作为学生白天需要上课，根本没有时间晾衣服，就算利用早上的时间晾衣服也常常会由于阴天下雨而来不及收衣服，这也是住校生活的一大难题我们发明的太阳能暖风干衣机，将晾衣服的地点放在室内，首先解决了大家为收衣服担心的问题而且将晾衣服的数量和质量提高，方便了大家的生活同时，我们的装置由太阳能发电发热，自给自足，完全不需要消耗其他资源，节能减排，低碳环保3. 随着我国经济的不断飞速发展，人们的生活水平越来越高，而人们的生活节奏也在不断的加快，时间对于人们来说尤为宝贵因此，如果有一个装置，它可以再主人不在身边的时候自动烘干衣服，没有任何危险性，且不浪费能源的话，这样对人们生活质量的提高也是很有帮助详见应用范围及前景）4. 将湿衣服挂在阳台，无疑会阻碍阳光射入室内，浪费空间而且衣服上也会因此感染细菌，不利于健康但这个新型太阳能烘干机却能够节省空间，加快干衣速度，无需任何复杂操作，即可达到干衣效果1.2 作品名称及使用方法名称：太阳能暖风干衣机使用方法：1. 当主人想要晾衣服时，只需把将太阳能集热装置上的罩取走（此时太阳能集热装置开始工作） ，并将离心通风机的开关打开（此时通风机向干衣机的机箱里鼓风） ，便会在机箱内360°散发热风，形成旋涡式气流，快速带走衣服湿气。

2. 当主人晾完衣服后，只需将离心通风机的开关关闭，再将太阳能集热装置上的罩盖上，此时太阳能暖风干衣机停止工作，主人将衣服取下即可，或者不取下，不工作时的暖风干衣机可以当做衣柜来存放衣服通过这种方式，达到了无需用电便可快速晾干、熨烫衣物等等的目的可以节约时间，方便快捷的晾晒衣物，节约了能源，提高了生活质量，有使用简单方便、受外界环境影响小以及节约能源等特点1.3 原理简介传统的晾衣服方式就是将衣物挂在阳光下，让其自然变干，这种方法受到时间上和空间上的限制，常常会有诸如阴雨或沙尘天气来不及收衣服的情况出现本次作品我们主要基于的原理是：通过装置吸收太阳辐射能，并向空气传递热量，利用加热后的工质——热气流促使衣服的水分蒸发，达到干燥衣物的目的其原理主要分为几部分：集热部分、追踪部分、鼓风部分集热部分利用吸热材料吸收太阳能，将空气加热成热气流追踪部分可以使装置实现每时每刻追踪太阳光强最大的方向来吸收太阳能，提高效率，实现自行工作鼓风原理便是将热气流通入到烘干箱内使湿衣服的水分蒸发，并将湿空气从排气口排出二 外形设计聚热板太阳光风机进气口出气口太阳能聚热板a b c d 太阳能电池板图一外观设计图一为我们此次作品中外形设计图，通过图可以清楚我们对各个部件的安排及太阳能暖风干衣系统的整体外观。

图一中 a 处是太阳能集热装置及太阳能发电板部分，b 处为鼓风及出风系统，而 c 处为放置衣物区域鼓风机由太阳能电池板供电，太阳能集热装置用于加热气流d 处为太阳能集热装置的具体构造三 原理阐述本次作品我们主要基于的原理是：吸收太阳辐射能，并向空气传递热量，利用加热后的工质——空气来干燥衣物其原理主要分为几部分：太阳能集热部分、太阳能追踪部分、太阳能发电部分、进风及出风部分3.1 太阳能集热原理：太阳能集热装置主要由太阳能聚热板组成太阳能聚热板的具体构造见图二图二太阳能聚热板太阳能聚热板的基本工作原理十分简单概括地说，阳光透过透明盖板照射到表面涂有吸收层的吸热体上，其中大部分太阳辐射能为吸收体所吸收，转变为热能，并传向流体通道中的空气这样，从集热装置进去口进入的冷空气，在流体通道中被太阳能所加热，温度逐渐升高，加热后的热空气，带着有用的热能从集热装置的出气口流出，成为我们需要的热空气3.1.1 透明盖板透明盖板在装置中中覆盖吸热板、并由透明（或半透明）材料组成的板状部件它的功能主要有3 个：一是透过太阳辐射，使其投射在吸热板上；二是保护吸热板，使其不受灰尘及雨雪的侵蚀；三是形成温室效应，阻止吸热板在温度升高后通过对流和辐射向周围环境散热。

太阳能集热装置透明盖板的层数及间距一般情况下，随着透明盖板层数的增多，虽然可以进一步减少集热装置的对流和辐射热损失，但同时会大幅度降低实际有效的太阳透射比，因此本装置选择双层结构对于透明盖板与吸热板之间的距离，国内外文献提出过各种不同的数值，有的还根据平板夹层内空气自然对流换热机理提出了最佳间距本装置采用的是使透明盖板与平板太阳能集热装置吸热板之间的距离应大于 20mm 透明盖板的材料选择用于透明盖板的材料主要有两大类：⒈平板玻璃平板玻璃具有红外透射比低、导热系数小、耐候性能好等特点，在这些方面无疑是可以很好地满足太阳能集热装置透明盖板的要求然而，对于平板玻璃来说，太阳透射比和冲击强度是两个需要重视的问题目前常用的透明盖板材料是厚度为3~5mm 的平板玻璃，超白低铁钢化玻璃或超白低铁布纹钢化玻璃，透过率高，能够抗冰雹，抗击打，安全可靠常用玻璃厚度为3.2mm和 4.0mm两种独特优势：A、玻璃的自爆率低：采用高纯度原材料，相对普通玻璃不含各种引爆杂质，从而大大降低了钢化后的自爆率B、颜色一致性：超白玻璃采用先进的色度分析仪和分析软件，确保了玻璃颜色的一致性C 、可见光透过率高，通透性好：大于93% 的可见光透过率，使集热装置得到更多太阳能量。

D 、紫外线透过率低：降低对其他材料的老化影响⒉玻璃钢板太阳能集热装置玻璃钢板（即玻璃纤维增强塑料板）具有太阳透射比高、导热系数小、冲击强度高等特点，在这些方面无疑也是可以很好地满足太阳能集热装置透明盖板的要求然而，对于玻璃钢板来说，红外透射比和耐候性能是两个需要重视的问题玻璃钢板的单色透射比与波长关系曲线表明，单色透射比不仅在2pm以内有很高的数值，而且在2.5pm以上仍有较高的数值因此，太阳能集热装置玻璃钢板的太阳透射比一般都在0.88 以上，但它的红外透射比也比平板玻璃高得多平板太阳能集热装置玻璃钢板通过使用高键能树脂和胶衣，可以减少受紫外线破坏的程度但是，玻璃钢板的使用寿命是无论如何不能跟作为无机材料的平板玻璃相比拟的当然，玻璃钢板具有一些平板玻璃所没有的特点例如：玻璃钢板的质量轻，便于太阳能集热装置的运输及安装；玻璃钢板的加工性能好，便于根据太阳能集热装置产品的需要进行加工成型两者相比，本装置采用的是平板玻璃3.1.2 吸热板吸热板是太阳能集热装置内吸收太阳辐射能并向空气传递热量的部件，其基本上是平板形状在平板形状的吸热板上，通常都布置有排管和集管 排管是指吸热板纵向排列并构成流体通道的部件；集管是指吸热板上下两端横向连接若干根排管并构成流体通道的部件。

吸热板的材料种类很多，有铜、铝合金、铜铝复合、不锈钢、镀锌钢、塑料、橡胶等太阳能集管和支管采用TP2铜 TP2铜磷脱氧铜是熔解高纯度的原材料把熔化铜中产生的氧气用亲氧性的磷（P）脱氧，使其氧含量降低到 100PPm 以下，从而提高其延展性、耐蚀性、热传导性、焊接性、抽拉加工性，在高温中也不发生氢脆现象太阳能集热装置吸热板材料特性及适用范围：氧的含量极低，纯度高，导电导热性极好，延展性极好，透气率低，无“氢病”或极少“氢病”；加工性能和焊接、耐蚀耐寒性均好本装置采用蛇管式吸热板，是将金属管弯曲成蛇形，然后再与平板焊接构成吸热板吸热板材料一般采用铜，焊接工艺可采用高频焊接或超声焊接具体如图二所示蛇管式吸热板优点：不需要另外焊接集管，减少泄漏的可能性；热效率 高，无结合热阻；水质清洁，铜管不会被腐蚀；保证质量，整个生产过程实现机械化；耐压能力强，铜管可以承受较高的压力蛇管式吸热板缺点：流动阻力大，流体通道不是并联而是串联；焊接难度大，焊缝不是直线而是曲线3.1.3 涂层为了使太阳能集热装置吸热板可以最大限度地吸收太阳辐射能并将其转换成热能，在吸热板上应覆盖有深色的涂层，这称为太阳能吸收涂层吸热板的涂层材料对吸收太阳辐射能量起非常重要的作用。

因为太阳辐射的波长主要集中在0.3~2.5 μm的范围内， 而吸热板的热辐射则主要集中在2~20μm的波长范围内，要增强吸热板对太阳辐射的吸收能力，又要减小热损失，降低吸热板的热辐射，就需要采用选择性涂料选择性涂料是对太阳短波辐射具有较高吸收率，而对长波热辐射发射率却较低的一种涂料，目前国内外的生产厂大多采用磁控溅射的方法制作选择性涂层，可达到吸收率0.93～0.95，发射率 0.12~0.04 ，大大提高了产品热性能吸收涂层可分为两大类：非选择性吸收涂层和选择性吸收涂层非选择性吸收涂层是指其光学特性与辐射波长无关的吸收涂层；选择性吸收涂层则是指其光学特性随辐射波长不同有显著变化的吸收涂层一般而言，要单纯达到高的太阳吸收比并不十分困难，难的是要在保持高的太阳吸收比的同时又达到低的发射率对于选择性吸收涂层来说，随着太阳吸收比的提高，往往发射率也随之升高；对于通常使用的黑板漆来说，其太阳吸收比可高达0.95，但发射率也在 0.90 左右，所以属于非选择性吸收涂层选择性吸收涂层可以用多种方法来制备，如喷涂方法、化学方法、电化学方法、真空蒸发方法、磁控溅射方法等采用这些方法制备的选择性吸收涂层， 绝大多数的太阳吸收比都可达到0.90 以上，但是它们可达到的发射率范围却有明显的区别。

从发射率的性能角度出发，上述各种方法优劣的排列顺序应是：磁控溅射方法、真空蒸发方法、电化学方法、化学方法、喷涂方法当然，每种方法的发射率值都有一定的范围，某种涂层的实际发射率值取决于制备该涂层工艺优化的程度按吸热板涂层可分类为：电镀涂层、化学表面转化涂层、真空镀涂层⒈电镀涂层：⑴黑铬涂层黑铬涂层的吸收比 α 和发射比 ε 分别为 0.93～0.97 和 0.07～0.15，α/ ε 为 6～13，具有优良的光谱选择性黑铬涂层的热稳定性和抗高温性能也很好， 适用于高温条件，在 300℃能长期稳定工作此外，黑铬涂层还具有较好的耐候性和耐蚀性但是，现在采用的电镀黑铬工艺，电流密度大（15～200A/dm2 ） ，溶液导电性差，电镀时会产生大量的焦耳热，需要冷却和通风排气才能维持正常生产另外，黑铬镀在非铜件上，需要先预镀铜，再镀光亮镍，最后镀黑铬，生产成本较高⑵黑镍涂层黑镍涂层的吸收比α 可达 0.93～0.96，热发射比 ε 为 0.08～0.15，α/ ε 接近 6～12，其吸收性能较好黑镍涂层很薄，为了提高涂层与基体的结合力和耐蚀性，常采用中间涂层（如Ni，Cu，Cd）或双层镍涂层由于黑镍涂层的热稳定性、耐蚀性较差，通常只适用于低温太阳能热利用。

⑶黑钴涂层黑钴涂层的主要成分是CoS ，具有蜂窝型网状结构，其吸收比α 可达 0.94～0.96 ，发射比 ε 为 0.12～0.14。