小型萬(wàn)向太陽(yáng)能熱水器的設(shè)計(jì)與建模

蔡佳麟 譚毅業(yè) 林泳

摘 要：在煤炭石油等化石資源日益枯竭的今天，開(kāi)發(fā)新型能源產(chǎn)品已勢(shì)在必行。主要研究與設(shè)計(jì)了一款針對(duì)嶺南地區(qū)的小型萬(wàn)向太陽(yáng)能熱水器，以增加對(duì)太陽(yáng)能的使用時(shí)間，提高在有效采光面積內(nèi)的熱轉(zhuǎn)換率，增加有效的熱水量，同時(shí)提升熱水器對(duì)安裝環(huán)境的適應(yīng)性。

關(guān)鍵詞：太陽(yáng)能；高效應(yīng)用；熱水器

中圖分類(lèi)號(hào)：TB 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A doi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2018.23.094

1 小型萬(wàn)向太陽(yáng)能熱水器建模設(shè)計(jì)

1.1 組成與設(shè)計(jì)要求

如圖1、圖2、圖3所示，小型萬(wàn)向太陽(yáng)能熱水器主要由儲(chǔ)水箱、出水管、太陽(yáng)能支撐板、太陽(yáng)能板、集熱功能管、傳感器、集熱板、支架、太陽(yáng)能板支架、太陽(yáng)能板、主體機(jī)座、蓄電池、進(jìn)水管、儲(chǔ)水箱支架、齒輪柱、輔助支撐連接桿、螺旋支撐柱、齒輪副、軸承、電機(jī)等構(gòu)成。

儲(chǔ)水箱支架與熱水器支架可安裝萬(wàn)向輪，亦可安裝于陽(yáng)臺(tái)、屋頂、墻壁上等。

1.2 總體設(shè)計(jì)

小型萬(wàn)向太陽(yáng)能熱水器主要由熱水器、蓄電裝置、轉(zhuǎn)動(dòng)控制裝置、角度調(diào)節(jié)裝置、儲(chǔ)水保溫裝置與控制單元搭建而成，結(jié)構(gòu)如圖1所示。

1.3 工作流程

如圖1、圖2、圖3所示，熱水器中的集熱板將能量集中于集熱功能管將進(jìn)水管流入的水加熱，熱水從出水管流入儲(chǔ)水箱中；蓄電裝置中的太陽(yáng)能板將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為電能，儲(chǔ)存于蓄電池中，用于夜間熱水供應(yīng)不足時(shí)加熱儲(chǔ)水箱中的水；轉(zhuǎn)動(dòng)控制裝置中的齒輪副由電機(jī)帶動(dòng)集熱板向著日照方向轉(zhuǎn)動(dòng)，讓集熱功能管盡可能接受較長(zhǎng)時(shí)間的日照；角度調(diào)節(jié)裝置中的輔助支撐連接桿與螺旋支撐柱可根據(jù)緯度的不同調(diào)節(jié)集熱板的角度，以便盡可能的獲得最大的太陽(yáng)輻射量。

2 虛擬裝配與試驗(yàn)平臺(tái)的搭建

2.1 虛擬安裝

將小型萬(wàn)向太陽(yáng)能熱水器所需零件進(jìn)行三維虛擬建模后，在三維環(huán)境下進(jìn)行三維虛擬裝配，可得到小型萬(wàn)向太陽(yáng)能熱水器整機(jī)的三維模型效果圖，如圖4所示。

2.2 試驗(yàn)平臺(tái)的搭建

為獲取小型萬(wàn)向太陽(yáng)能熱水器相關(guān)數(shù)據(jù)，以便更改與完善設(shè)計(jì)圖紙，我們搭建了試驗(yàn)平臺(tái)，本文截取其中一部分作為示例，如圖5所示。

3 結(jié)論

（1）小型萬(wàn)向太陽(yáng)能熱水器安裝簡(jiǎn)便，體型輕巧，環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，可安裝于陽(yáng)臺(tái)、屋頂、墻壁上等。

（2）有采熱率高、節(jié)能、使用簡(jiǎn)捷安全等特性。可針對(duì)農(nóng)業(yè)領(lǐng)域進(jìn)行適當(dāng)改造。

（3）美觀(guān)，制作成本低，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，易于安裝運(yùn)輸。

（4）功能多樣，能夠通過(guò)主軸電機(jī)驅(qū)動(dòng)集熱板270度旋轉(zhuǎn)，同時(shí)主軸上安裝了連接集熱板的螺旋支撐柱，可以使集熱板一定范圍內(nèi)上下擺動(dòng)，達(dá)到追蹤太陽(yáng)光的效果。

參考文獻(xiàn)

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