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2005年第4期节 能

ENERGYCONSERVATION

27 (总第273期)

全玻真空管太阳能辐射量与其放置角度的关系

李业发,谢 红,张有为

(中国科学技术大学,安徽合肥230026)

摘要:本文对全玻真空管在不同的纬度地区,放置在不同的方位、不同的倾角下可能得到的太阳辐射强度进行了探讨,并给出了计算结果。

关键词:太阳能;入射光线;入射角;方位角;辐射强度

中图分类号:TK512 文献标识码:A 文章编号:1004-7948(2005)04-0027-04

1真空管和太阳入射光线夹角与其放置角度的关系真空管的空间位置,由其所在地区的纬度、方位角 及倾角确定。由于太阳在一日之中是不断运动的,所以太阳光线和管子的中轴线的夹角 也在不断变化,如图1所示。如令AB=1,则由图中的几何关系,可以推导出(推导过程略)

cos =cos cos!- sin!s cos( s)-sin s(1)上式中,!s为太阳高度角,其计算式为

sin!+cos cos# cos s=sin sin# s为太阳的方位角,其计算式为

sin s=

cos!s

(3)(2)

修正因子都取为1。

水平地面瞬时太阳直射辐射

Gcb=G0 %b

在垂直于太阳入射方向的太阳直射辐射强度为

Gb=Gon %b

晴朗天气太阳散射透过比

%d=

Gcd

=0 271-0 294%bG0

(9)(8)(7)

水平地面上瞬时太阳散射辐射为

Gcd=(0 271-0 294%b)G0垂直于太阳入射方向的太阳散射辐射强度为Gd=(0 271-0 294%b)Gon2 2照射到真空管上的太阳辐射能

H1=Hb+Hd

Hb和Hd分别为直射和散射两部分,其中:

(10)(11)

在(1)~(3)式中,#为太阳赤纬角; 为时角; 为所在地区的纬度,可根据时间日期和地点予以确定。2晴天太阳辐射模型及照射到真空管上的太阳辐射能的计算

2 1晴天太阳辐射模型

由文献[3],大气层的太阳辐射

Gon=Gsc{1+0 033cos[360(172+n)/365]}

2

Hb=Gb D L sin (12),Hd=Gd D L(13)式中 D 真空管的直径;

(4)

L 真空管的长度。

由于太阳全年辐射的对称性,只计算冬半年(6月21日~12月21日)即可。计算以上数据,其中的变量有5个:

(1)纬度 由0!~66 55!;(2)距离夏至的天数n,求和变量由0变化到183,增量为1;(3)时角积分变量由- ss(日出)变化到 ss(日落);(4)真空管的方位角 ,欲求变量,由0变化到90!;(5)真空管的倾角,欲求变量,由0变化到90!,存在最佳角。3计算及其结果

2

其中太阳常数Gsc=1367W/m,n为从夏至算起100天数。大气层外水平面上的瞬时太阳辐射

G0=Gonsin!s

晴天太阳辐射透过比

Gon%b=G=a0+a1exp-sin!(6)

0s

上式用于大气能见度25km,海拔低于2500m。系数由下式确定

a0=0 4237-0 00821(6-A)

2

(5)

3 1计算方法和编程3 1 1 算法、步骤

(1)固定 ,初值为0,每隔5!计算一次;(2)当 ,;a1=0 5055+0 00595(6 5-A)&=0 2711+0 01858(2 5-A)2

A(,