GB T 4271-2000 平板型太阳集热器热性能试验方法.pdf

《GB T 4271-2000 平板型太阳集热器热性能试验方法.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《GB T 4271-2000 平板型太阳集热器热性能试验方法.pdf（38页珍藏版）》请在麦多课文档分享上搜索。

1、ICS 27.160 F 12 华11: 、G/T 4271 2000 Test methods for the thermal performance of f1at plate solar collectors 2000-02-16发布2000- 08- 01 国家质量技术监督局发布-GB/T 4271-2000 前言本标准是参考国际标准化组织发布的国际标准ISO9806-1.19943m)当地时间入射角修正g，数传热工质质量流量GB/T 4271-2000 附录A (标准的附录试验数据的格式表表Al意旦从集热器获得的有用功率集热器损失功率时间环填或周围空气温度集热器出口温度集热器进口温度

2、传热工质平均温度绝对温度单位W/(m. K) W/(m. K) W /(m K) W /(m K) m m 宫、2 J/(kg K) J/K W/m2 斗W/m W/m 飞IV/m W/mz h kg/s 咽w s C C C C K GB/T 4271-2000 表Al(完)符号意且单位Tt 归一化温差(m K)/W T 归一化温差(m K)/W T. 大气或等效天空辐射温度K U 以T;*为参考的集热器屈、热损系数W/(m. K) 17 以T为参考的集热器总热损系数W/(m. K) U, 具有均匀吸热体温度m的集热器，(，j热损系数W/(m. K) p 周围空气速度m/s V, 集热器工质

3、容量m A户工质进、出口压差Pa t:.t 时间间隔s t:.T 工质进、出口温差(te-ti)K 太阳吸收比自相对于水平丽的倾角度()e 半球向发射率。入射角度()A 波长m 哩以Tt为参考的集热器热效率亨以T为参考的集热器热效率甲。T; O时的?节。T: =0时的?6 斯蒂芬玻尔兹曼常数W /m K) p 传热工质的密度kg/m3 r, 集热器时间常数s r 太阳透射比( ro). 有效透射吸收税(la).d 漫射日射的有效透射吸收积(ra)en 在法向人射下直接日射的有效透射吸收积(ra)., 在入射角为0下直接日射的有效透射吸收积表A2下脚标符号意义单位A 以吸热体面积为参数G 以集热

4、器总面识为参数a 以采光面积为参数17 L一|集热器编号:. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I 试验单位g地日A2 址2期g太阳集热器A2.1 生产厂家集热器号型集热器A2.2 类型g总面积2电话g平板口GB/T 4271-2000 试验报告传真g电报挂号z一其他口口采光面积:_ _._._ _ m 2 吸热体面积2- .-_._-.-_._-_._._-_. e-m2 盖板数量2盖板材料z盖板厚度:mm A2.3 传热工质类型g水口泊口其他口详细说明(添加剂等): 可供选择的传热工质gA2.4 吸热体材料z表团处理g结构类型z

5、工质容量s空重g尺寸zA2.5 保温层和外壳L kg m口1保温层厚度2-e-.,- -., mm 保温层材料s外壳材料z集热器空重g外形尺寸zkg mm 采光尺寸2._-.-_.-._.电-emm 密封材料sA2.6 极限数值是高运行温度g最高承受压力g其他极限值g18 Pa GB/T 4271-2000 A2.7 太阳集热器简图如果需要另附页A2.8 集热器照片如果需要另附页A2.9 集热器设计说明(如果需要另附页A2.10 集热器安装筒图(如果需要另附页A3 阴时效率A3.1 方法室外稳态条件口室内稳态条件口A 3- 2 试验回路简图(如果需要另附页)19 A3.3 试验结果，测量和导出

6、的数据纬度g集热器倾角g太阳时正午的当地时间gGB/T 4271-2000 经度g集热器方位角E表A3试验结果，测试数据日期当地时间C G,/G E, t. u 年月日h-min W/m2 % W/m 巳m/s 20 t, te-ti m K kg/s GB/T 4271-2000 表A4试验结果，导出数据日期当地时间t. Q tm-t tin-t. Cf G G G 可G甲a. A 市A年月日h-min J/(kg K) W (m K)/W (m K)/W 注z应注明任何高温预处理或测量模拟太阳辐照度的过程.21 L一GB/T 4271-2000 A3. 4 基于集热器总面积和传热工质平均温

7、度的瞬时效率曲线A3. 4. 1 对数据的线性拟合瞬时效率定义为gk=JLAGG 用于曲线的集热器总面积:_._.- - - -m2 试验时传热工质流量2. - - - e-.kg/s 采光面积g-.，-4. , -,.-,-.,- -,., -d 吸热体面积:.-_.-._.-.-_.-_.-_.-_.- m2 鹏时效率.%对数据进行线性拟合g币。G=100 80 60 40 20 。0.02 0.04 0.06 0.08. - o. 1 (tr. -t.)/G. (mt K)/W - - = tm-t. 守G=币。G-UGf可.O. 12 J G = _ -EE.W/(mhk) o. 14

8、 A3. 4. 2 对数据的二次拟合瞬时效率定义为JG=去用于曲线的集热器总面积2.，.-e - - ,- - -m2 试验时传热工质流量z-,- -. . . . .kgh 采光面织z-.，-. - - .d 吸热体面积:.- -. m2 100 80 麟时撞事.%60 40 20 。0.02 0.04 :-6- 0.08 6:1 O. 12 0.14 (t.-t.)IG. (m2 K)/W 对数据进行二次拟合gFG=FrZG写生-22叫与主)可00-22 GB/T 4271-2000 aG= W /(m2 K) aE=- -e-W/(mh k2注2，进行二次拟合的G值应为800W/m2 A

9、3.5 基于集热器总面积和集热器进口温度的瞬时效率曲线A 3. 5. 1 对数据的线性拟合瞬时效率以为:lG=是用于曲线的集热器总面积:m 试验时传热工质流量2.- - -e- - -e- kg/s 采光商积z.电.-_._-_._.-, , ,- -n-m2 吸热体面积:._-_._-_._. -,- - m2 100 80 瞬时敢萃.%60 40 20 0 0 0.02 0.04 0.06 0.08 O. 1 O. 12 O. 14 。rn-t.)/G，(m2 K)!W 对数据进行线性拟合gtj-t. 1G = 1, -U G亏二亨UG W/(m. K) A 3. 5. 2 对数据的二次拟

10、合瞬时效率定义为:TjG=是用于曲线的集热器总面积2-e- - . .m2 试验时传热工质流量2 - . 、kg/s 采光面积:.、.、.-e- - m2 吸热体面积:. . ._.-.,- m 100 80 瞬时敢率.%60 40 20 0 0 0.02 0.04 0.06 0.08 O. 1 0.12 O. 14 t, -t.)/G. mt K)!W 23 GB/T 4271-2000 对数据进行二次拟合z时GE亏12-M(守主)吁。Ga1Gee.,.-ee-W/(m2Ka2G-e.,-W/(m2.r) 注3，进行二次拟告的G值应为800W/m.A3.6 基于采光面积和传热工质平均温度的瞬

11、时效率曲线A3. 6. 1 对数据的线性拟合-Q-M -， 为义定率效时瞬用于曲线的采光面积2-.-.-._. - -. 甲-mz 试验时传热工质流量g-e e牛牛-._-甲._._. . . kg / s 集热器总面积:m 吸热体面积:-.-_._-._._. - -,-mz 100 80 瞬时嗷率.%iJ 40 20 0 0 0.02 0.04 O. 06 0.08 。.1 O. 12 0.14 IW1,-1 机=弘一UatiU. . . ee- ,. . . .-W/(mhkA3. 7. 2 对数据的二次拟合瞬时效率定义为:18. =才是。.12 。.14 用于曲线的集热器总面积zR-

12、- - - e e e e e ee e e e e牛牛牛牛牛ee mz 25 GB/T 4271-2000 试验时传热工质流量:-_._- e -ee e-e kg/s 集热器总面积:._._-._._-_._-_._._-_._. ue-e - mz 吸热体面积2.e- - ._-_._. e mz 麟时撞率.%对数据进行二次拟合g甲伽100 80 60 40 20 O E 0.02 0.04 0.06 百08。1(tm-t.)/G , (m2 K)!W r;.=r;Oa-ala守主a，.G(平)al._ _ e . .-.-_. . W/(m. K) az._ _._._._. _.电，

13、-W/(m2K2)注5，进行二次拟合的G值应为800W/m. o. 12 O. 14 A3.8 基于吸热体面积和传热工质平均温度的瞬时效率曲线A3. 8. 1 对数据的线性拟合瞬时效率定义为zFA=才是用于曲线的吸热体面积-e. , ，-e电m 试验时传热工质流量z.-，- - ., . kg/s 集热器总面积2句. . e - m2 采光面积2-e -. .,- - m2 瞬时姓率.%对数据进行线性拟合z甲OA100 80 60 40 20 。0.02 0.00.06 0.08 (tm-t.)!G.(m2 K)!W - - ;-: tm-t一队=亨OA-UA工Z二O. 1 O. 12 O.

14、14 UA E-eW/(mz-K) A3. 8. 2 对数据的二次拟合26 ? i、h G/T 4271-2000 瞬时效率定义为品=去用于曲线的吸热体面积2-, -e - .m2 试验时传热工质流量=-_._-_._-.- - , .kgA 集热器总面积:._-_._-_._-_._-_- - -m2 采光面积2100 A 80 瞬时姓率.%60 40 20 0 0 0 0Z 0.040.060.080.1 0.12CL 14 (tm-t.)/G, (m2 K)/W 对数据进行二次拟合z= = - tm -t. - .( t皿-t. A=OA-alA C -aA!.i1 .-c . J 可盹

15、=一一一一且一一一且一.一alA W /(m K) ZZA- ._._._._._. W /(m2 KZ) 注6，进行二次拟合的G值为800W/m. A 3. 9 基于吸热体面积和集热器进口温度的瞬时效率曲线A 3. 9. 1 对数据的一次拟合瞬时效率定义为:1JA=才是2 口1用于曲线的吸热体面积:._._-_._-_._-_._-_.-_._._.电-mz 试验时传热工质流量:. .电电.-.-_.: -. kg/s 集热器总面积:m 采光面积2- - -e- - e- -m2 100 80 瞬时敢率.%60 对数据进行线性拟合s40 20 00 0.OZ 004006008CLIEIE;

16、I4 (t,-t.)/G.(m2 K)/W t;-t 弘=亨OA-UA27 GB/T 4271-2000 可oA=uA =._. -W/(mhk) A3. 9. 2 对数据的二次拟合QB 一-A 饵为义定率效时瞬用于曲线的吸热体面积:.-.-_._._. . . . mz 试验时传热工质流量2.e电 - .KA 集热器总面积g-e- - - -m2 采光面积:.-_._-_._-_.-._-_._-_. m 100 80 幌时效率，%60 40 20 。百O. 02 0.04 0.06 0.08 o. 1 0.12 o. 14 (t,-t.)/G.(m2 K!W 对数据进行二次拟合2T A =

17、1JoA -al苟且-aZAC(平)吨盹=a1A._. . .-W/(mhk) azA ,.- e-wkmhr) 注7.进行二次拟舍的G值为800W/m. A4 压降传热工质z温度zC 压阵.Pa质量配置，kg/s28 GB/T 4271-2000 时间常做A5 re =-.-._-_. e-. , s t - t.K 时间有效热窑A6 算内外计室室确定z注8，有效热容是由测量记录thAT和t.，通过下列为室内试验而建立的关系式计算出辈的gc= J/K -mqrATdt-AJGku一dt+士tATdtJc 或者由测量记录tj tl.T和t.通过下列为室外试验而建立的关系式计算出来的sC AJ而

18、fjGdtmqf:川t- AcU c J: (t，一dt+士J:ATdtJE t ,z - tl 入射角修正系数A7 角度O 30 45 60 70 K. 人射角倍E罩数29 射角，GB/T 4271-2000 附豪B(标准的附录)集热器特性副总论 在稳态条件下运行的集热器热性能可以用传热工质平均温度tm或集热器进口温度冉的函数来表示.而且，集热器总面积或吸热体面积都可以被用作计算热效率的基准面积.B1.1 采用集热黯迸出口平均温度的基本方程在稳态条件下运行的太阳集热器的热性能，作为集热器迸出口平均温度tm和集热器总面积AG的函数，可以用下列关系式加以描述g或者依据直接测量参数表示E孚=F(时

19、.G-F叽(tm一G Q . te-ti Z=met丁了集热器热效率则可以由下式给出2.( Bl ) . ( B2 ) : Q #. ,.,.r (tm - t.) t一，守玩G=瓦召=F(俐阳叫).-斗F叽一亏一=叫AGG扩川.叫. . . . . . . 川. .川. . . . 叫B灿3川式(B3表示2如果太阳集热器的效率曲线是依据(t胃m一t.)/G而绘制的，假若UL是一个常数，那么效率曲线将是一条直线.直线的斜率将等于FUL，直线在y轴上的截距将等于F。实际上，UL不是一个常数，而是吸热板温度和环境空气温度的函数.尽管式(B3)可以满足许多太阳集热器，但有些集热器可能需要使用更高次的

20、方程来说明这些影响.建议UL的变化由一个包含(tm-的线性关系式来代表，那么允许FUL = b十c(tm- t.) 此处b和c都是系数，式. = FR(ra-FRUL一一一=mCr一一AGG -然G. -, AGG .( B12 ) 式(B12)表示g如果画出太阳集热器效率对(t，-)/G的曲线，假若UL是常数，那么效率曲线是一条直线，直线的斜率将等于FRUL，同时直线在y轴上的截距将等于FR(ra)eo已经在B1.1中提到，UL不是常数而是吸热板温度和环境温度的函数.采用与B1.1中相似的过程，可以用一个二次方程来表示瞬时效率低。对于在和AG集热器的瞬时热效率方程是-G L U R F )

21、T ( R F G ( B13 ) 同时玩=川)e-alG与主一叫与主r.( B14 ) 对于集热器进口温度且和吸热体面积AA则瞬时热效率方程可由方程式(ra)en 这里(ra沁，(ra)ed，(ra)en分别是人射角为8时直接日射辐射、漫射日射辐射，在法向人射时直接日射辐射的有效透射吸收积.注10，这个条款中包括的方程是以tm和AG表示，官们也可以用AA或A.给出.相互转换方法在BJ中给出.B6 凤的影晌集热器对的流热损不是随风速线性增加的，并且风对单层透明盖板集热器的影响最大，热损系数很高.在很低风速的情况下，在集热器上部将建立起一个热空气隔热层而减少热损。因为这个原因，推荐在风速超过2m

22、/s的条件下进行集热器测试.温度密度p c 10 kg/m 5 0.999 9 10 O. 999 7 15 0.999 0 20 0.998 2 25 0.997 0 30 0.995 6 35 0.994 0 40 O. 992 2 45 0.9902 50 O. 988 1 55 0.985 2 60 0.983 3 65 0.980 4 70 0.977 5 75 O. 974 7 80 0.971 8 85 0.969 0 90 0.965 3 95 0.961 5 附录C(提示的附录水的热物性参敏表Cl水的热物性参数比热容Cf kJ/kg K 4.204 4.193 4.186 4

23、.183 4. 181 4.179 4.178 4.179 4.J81 4. 182 4.183 4.185 4.188 4. 191 4.194 4.198 4.2口34.208 4.213 运动粘度 动力粘度l 10-5 mt/s 10- N s/m2 J. 501 0 1 501 1. 300 0 1 300 1.137 0 1 136 1. 004 0 1 002 O. 892 7 890 0.800 5 797 0.722 3 718 0.656 1 651 0.599 9 594 0.550 5 544 0.508 5 501 O. 470 9 463 0.438 6 430 0.

24、409 2 400 0.383 7 374 0.361 2 351 0.3406 330 O. 322 2 311 0.305 8 294 33 1 01 试验装置GB!T 4271-2000 附录D(标准的附录)测定有效热容集热器应按第5章推荐的技术标准安装，并联接到热容测量囚路当中.有效热容测定可以在室内进行，只进行热损失测定。它们也可以在室外稳定晴天条件下进行或者在太阳模拟器下进行.02 室内试验程序传热工质以一个恒定的进口温度从集热器顶部循环到集热器底部，使用一个近似于集热器效率试验所确定的流量，直到达到稳定条件。传热工质进口温度迅速提高约10K并连续进行测量，直到再达到稳定条件.这个

25、过程应进行四次，并计算出有效热容的算术平均值。02.1 测定下面的量应被测定ga)传热工质的质量流量sb)集热器工质进口温度，c)集热器工质出口温度，d)环境空气温度.注11，当试验低热容集热器时.用于测定传热工质温度的取样次数应比通常集热器效率试验的要多.以便尽量跟踪集热器的瞬时特性.02.2 有效热容计算在两个室内稳态1和2之间的瞬时特性可由式(01)表示zc誓=一仇c，AT-AGUG(tm一. . .叫其中sAT = (t, -t，)(负数t，和ta分别是在传热工质的新流动方向上传热工质在集热器进口和出口的温度。对两个稳态之间的方程积分给出gC=(tm2-tmJ=-j:阳，ATdt-AG

26、叫:(tm-2山因为我们可以用下式表示(tm-t.): AT tm = t, + -2 AT tm - t. = (ti - t.) + -; 综合上述方程并重新整理，给出下列集热器热容方程gc= tm2 - tm1 34 . . (D2 ) ( D3 ) ., ( D4 ) 飞二了GB/T 4271-2000 注12，这个条款中的方程是以，固和AG为参数表示的，它们也可以用t，和AAti和A.为参数表示，相互转换的方法在BI中给出.D2.3 由试验数据确定有效热容由试验结果，仙一川和t.T可以作为时间函数绘制成曲线。在两个稳态之间在曲线下面的面积分别是gjpt，一和j:ATdt集热器的传热系

27、数E7G在室内集热器热损测定中已经确定.然而，AGOG可以从两个稳态中直接获得，因为在稳态中有g所以。=-hcfAT-AGE76(tm-t.c,t.T A伫_Ur.=一一一- u tm-ta 应对两个稳态的AGEYG进行估算并取算数平均值.在式(04)中代人试验数据，就可以确定有效热容.( 05 ) 注13，这个条款中的方程是以阳和AG为参数表示的，它们也可以用t，和AA，t，和A.为参数表示.相互转换的方法在BI中绘出.D3 室外或太阳模拟嚣的试验程序传热工质以恒温循环，流量采用近似于集热器效率试验时确定的流量，一直达到稳态.将集热器的采光口用太阳反射盖板进行遮挡，避开自然的或模拟的太阳辐射

28、.当再达到稳态条件时，撤去盖板并进行连续测量。这个过程应进行四次，并推算出有效热容的算术平均值.应当测量02.1给出的各个量.另外还应当测定太阳辐照度G(自然的或模拟的).在两个稳态1和2之间的瞬时特性可由下列方程表示g在这里，如同在02.2中，t.T= (t.-t，)(E数)c誓=A品一川T-AGJG(lm-对建立在两个稳态过程之间的式(06)进行积分给出下列集热器热容方程ztm2 -tm1 .( 06 ) . ( 07 ) 从实验纪录中可以绘出仙一t.)、t.T和G作为时间函数的曲线。在两个稳态之间曲线下面的面识分别是zj:Um一t.)队d通过试验，瞬时效率亏弘G的直线在y轴上截距亏盹和斜率UG都是已知的。在式(010)中代入这些试验数据，就可以确定有效热容值.COON-zq Hmo 国人民共和家标准华国中GB/T 4271-2000 中国标准出版社出版北京复兴门外三里河北街16号邮政编码，100045电话，68522112中国标准出版社秦皇岛印刷厂印刷新华书店北京发行所发行各地新华书店经售版权专有不得翻印司印张2Yz字蚊71千字2000年8月第一次印刷开本880X1230 1/16 2000年B月第一版印数1-1500 书号，155066 1-16864 祷417-12 标目