毕业设计（论文）文献综述-太阳能集热器防干晒系统设计

1、文献综述1、前 言本设计的任务主要是通过对太阳能集热器结构、太阳能集热器整体结构优化以及对太阳能集热器进行机械遮盖设计的研究，以达到使整个系统的防干晒问题能够得到改善和提高。其中包括了对可编程控制器和温度传感模块的应用以及对机械各方面知识在实际应用中的融合。通过完成对太阳能集热器防干晒整个系统的设计，把温度传感部分、PLC自动控制部分以及机械遮盖有机的结合在一起，使其能够达到预期的功能和目标。具体的内容涉及到温度传感部分的电路图，自动控制的程序图和机械遮盖部分的图纸等。本设计的目标是通过对整个系统的设计及优化，从而使整个系统能够实现自动化、无人管理的目标。绘制总体装配图及主要零部件图、程序及电路图。撰写毕业设计说明书等内容。其中涉及到的一部分书目有机械原理、机械设计、机械设计手册、PLC可编程控制器、机电传动控制、ASDA -B伺服驱动器应用技术手册、理论力学、机械设计制图手册本设计主要是通过对太阳能集热器结构、太阳能集热器整体结构优化设计的研究，以达到使整个系统的防干晒问题得到改善和提高。其中包括了对可编程控制器的应用以及对机械各方面知识在实际应用中的融合。 太阳能是一种取之不尽、用

2、之不竭的洁净能源, 分布范围广且相对均匀。在当今世界中, 常规能源日益紧缺, 太阳能得到了人们广泛的关注。太阳能热水器是目前太阳能利用中技术最成熟、使用最广泛、实际经济效益最好的一种。资料显示: 截止2004 年底, 全世界使用的太阳能热水器累计安装容量达到98416MWth 1。到2006 年底我国太阳能热水器年产量已达1800 万, 保有量90002。2006 年1 月1 日我国可再生能源法开始实施, 它对太阳能利用技术的发展产生积了极的推进作用。随着社会的不断发展, 人民生活水平的不断提高, 太阳能热水器将会越来越广泛的被推广使用, 我国的太阳能行业也将取得更快的发展。本设计中，设计温度检测频率为每15分钟检测一次，当温度高于85时，伺服电机正转打开遮阳装置；当温度低于75时伺服电机反转关闭遮阳装置，采用的温度传感器为一个热电偶。温度控制模块FX2N-2LC （温度控制模块）配有两个温度输入端口和两个晶体管输出端口（集电极开路型）它是一个从热电偶和铂电阻温度计中读取温度信号并进行PID 输出控制的特殊模块。2、正 文21发展现状和意义 我国太阳能热水器产业，生产能力之大，拥有数量

3、之多，发展速度之快，已经引起国际社会的广泛关注。但是，我国太阳能热水器产业发展，还存在一些亟需解决的问题。首先，太阳能热水器市场有待进一步规范。如有的企业偷工减料、以次充好、低价抛售劣质产品，假冒名牌产品的现象时有发生，扰乱了正常的市场程序。其次，我国太阳能热水器生产制造总体技术水平和产品质量还需要进一步提高，主要是产品质量不够稳定，突出表现为耐用性和稳定性较差，使用不方便等。第三，绝大多数企业还没有形成比较强的技术创新能力。多数厂家生产规模较小，生产方式落后，科技开发能力较弱，发展后劲不足。我们要从太阳能热水器生产和使用大国发展成为技术强国，还需做艰苦的努力，需要攻克热能、机械、材料、电子等领域内的一系列共性技术难题。第四，迫切需要解决太阳能热水器与建筑结合问题。目前太阳能热水器与建筑一体化应用技术还没有取得实质性的突破，尚不能满足大中城市和国际市场的需要。同时，从使用范围来看，太阳能热水器正在从农村、沿海地区、中小城镇向大中城市的城乡结合部和大城市扩展；从传统的居民生活用热水向工农业生产和商业领域扩展；从传统的户用分散独立使用向连片集中化热水系统方向发展。目前，我国太阳能热水器已经

4、与燃气热水器、电热水器呈鼎足之势，其市场占有率还在不断提高3。 进入21世纪以来，能源枯竭和环境恶化问题成为制约全世界各国经济社会可持续性发展的一个越来越突出的问题，寻找化石燃料的替代能源成为当务之急。太阳能具有清洁、可再生、量大分布广等特点，是世界各国发展新能源与可再生能源的重要内容，太阳能热利用是可再生能源利用的重要途径之一。在太阳能的热利用中，关键是将太阳的辐射能转化为热能，而实现这种转化的器件是太阳能集热器！因此，太阳能集热器的研究、开发与应用对太阳能资源的高效利用至关重要。22解决方案 集热性能是评价与选择太阳能集热器的最重要参数，因而对集热器的研究基本上都围绕集热性能的研究而展开。又集热效率是衡量集热器集热性能的一个重要参数，它是集热器有用能量收益与投射到集热器上太阳能量之比。集热效率越高，集热器的热性能越好。 从传热学的知识我们知道，对传热流体的流场及其温度场进行深入分析有助于我们从根本上认识与把握传热的规律，才能更好地利用有用传热，减少热损失。 太阳能集热器的阵列排布对其集热性能有影响，而这里的阵列排布主要包括集热器的安装排列以及集热器内集热管的排布。 对集热器进行整体

5、结构优化设计不仅能改善集热器的集热性能，而且能显著的提高集热器的整体经济性能，从而使集热器得到更广泛而实在的应用。把太阳能热水器与建筑物结合在一起是太阳能热水器产业发展的必然趋势，实现太阳能热水器与建筑物之间的完美结合，在外观上达到和谐统一,形成良好的建筑艺术形象4。设计温度检测频率为每15分钟检测一次，当温度高于85时，伺服电机正转打开遮阳装置；当温度低于75时伺服电机反转关闭遮阳装置，采用的温度传感器为一个热电偶。温度控制模块FX2N-2LC （温度控制模块）配有两个温度输入端口和两个晶体管输出端口（集电极开路型）它是一个从热电偶和铂电阻温度计中读取温度信号并进行PID 输出控制的特殊模块。2.3方案确定在本设计中，因热电偶传感器具有良好的线性关系，而且一般热电偶测温的范围较宽，所以采用热电偶传感器，热电偶是温度测量仪表中常用的测温元件,是由两种不同成分的导体两端接合成回路时，当两接合点 热电偶温度不同时，就会在回路内产生热电流。如果热电偶的工作端与参比端存有温差时，显示仪表将会指示出热电偶产生的热电势所对应的温度值。热电偶的热电动热将随着测量端温度升高而增长，它的大小只与热电偶材

6、料和两端的温度有关，与热电极的长度、直径无关。各种热电偶的外形常因需要而极不相同，但是它们的基本结构却大致相同，通常由热电极、绝缘套保护管和接线盒等主要部分组成，通常和显示仪表,记录仪表和电子调节器配套使用。PLC的选择为三菱公司生产的型号为FX2N系列的控制器，FX2N系列是三菱PLC是FX家族中最先进的系列，具有高速处理及可扩展大量满足单个需要的特殊功能模块等特点，为工厂自动化应用提供最大的灵活性和控制能力。相对于单片机来说，PLC具有更结实更耐用更能应对恶劣环境等优点，所以此处没有选择单片机作为自动控制机构。为从实用性的角度出发，本设计采用绳索传动的方式，具体的做法是采用钢丝绳传动，两端的固定不采用通常的压板固定方式，考虑到本设计中受力较小，所以采用螺栓和垫片紧固的方式更为简便。至于伺服电机的选择，本设计中选用的电机为台达ASDA-B系列伺服电机，其型号为C30401 S , 此型号额定功率为0.1kw，额定扭矩为0.32Nm，最大扭矩为0.96 Nm，额定电流为0.9A,瞬时最大电流为2.7A，转子惯量为0.037E-4，机械常数为0.75ms，电机阻抗为9.3 Ohm，电机感抗为24mH，电气常数为2.58ms，重量为0.5kg，轴向最大载荷为39.2N，径向最大载荷为78.4N。设计经过校核，此型号伺服电机可以达到使用标准。参考文献1 胡润青, 李俊峰. 全球太阳能热水器产业与技术发展状况及启示J . 太阳能, 2007( 2) : 8- 11.2 罗振涛, 霍志臣. 我国太阳能热利用产业2006 年发展概况J . 太阳能, 2007( 2) : 12- 14.3 吴贵辉. 我国太阳能热水器产业发展前景、现状及远期目标J . 可再生能源,2003.64 谭志文，曹小林 ，黄晓峰 ，张建华. 太阳能集热器的研究动向J . 家用热水器技术

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