文丨清河敘
編輯丨清河敘
前言
化石燃料作為主要能源來源之一，面臨著全球空氣和水污染的威脅。過度使用化石燃料對全球變暖和氣候變化產生了巨大影響。
因此，人們一直在努力減少全球變暖和氣候變化的影響。考慮到太陽能滿足全球能源需求的潛力，有效利用太陽能被認為是一個更可持續的替代選擇。
為此，我們探討了新型相變材料對出口水溫的影響，在較高的輻射時間內，太陽能由存儲單元在相變材料中收集，收集到的熱能被用來在較低的輻射時間加熱水。
複合拋物型選礦器定位在熱集熱器的上表面。此外，在吸收板下放置一層薄薄的新型相變材料作為後層，以存儲收集的潛熱。
在連續幾年的最高出口水溫下，獲得了一個恆定的流量。
此外，與沒有新型相變材料薄膜的系統相比，新型相變材料系統在較低的太陽輻射下，太陽能效率的下降也相對較明顯。
太陽能集熱器的效率取決於太陽能集熱器的設計，我們提出的設計能夠在連續兩年的觀測中提取出預期的熱效率，這些產出是令人滿意的，並可長期應用於國內和工業目的。
化石燃料是世界範圍內的一個重要能源來源，但化石燃料的主要問題之一是，它正在造成全球空氣和水污染的威脅率。因此，化石燃料的過度使用對全球變暖也有相當大的影響，人們一直在不斷努力減少全球變暖和氣候變化的上升。
考慮到滿足全球能源需求的巨大潛力，有效利用太陽能可能是一個更好的替代選擇。
近年來，一些新的創新技術，如複合拋物線集中器，促進了集成系統的發展，太陽能可以直接或間接地應用於世界範圍內的許多應用。
在熱路線中，太陽能的轉換更高效，更環保，經濟持久，太陽能集熱器是將太陽能直接轉化為集中熱的一種熱轉換技術。此外，太陽能熱集熱器保持可觀的轉換率，有助於最小規模的全球變暖，需要更少的回收期。
太陽能的應用
太陽能可以有效地應用於熱水應用，2007年，世界能源理事會報告稱，太陽能供暖系統的使用量達到全球能源使用總量的1.3%。
節能信託基金報告說，在水加熱中使用太陽能可以降低電能成本，還能減少環境影響和二氧化碳排放，太陽能加熱系統有不同的設計和技術。
這種傳統的系統通常由一個通過吸收管連接到儲氣罐上的太陽能集熱器組成。在過去的幾十年里，研究人員為改進太陽能加熱系統的設計和性能做出了巨大的努力。
增加太陽能輻射能量的收集和最小化儲罐的熱損失，可以提高太陽能加熱系統的性能。
在太陽能加熱系統中，集熱器或集中器通過捕獲太陽的熱能來提高水的溫度，這種熱水可用於家庭、商業或工業用途。
這是一項具有很高潛力的可再生能源技術而且對全球的大量用戶都能負擔得起，太陽能集熱器的初始成本取決於其大小，而太陽能集熱器的效率取決於不同位置的緯度。
此外，太陽熱集熱器的效率也受到太陽輻射變化的影響，與其他傳統系統相比，太陽能熱集熱器系統由於易於獲取和豐富的可用性，更具成本效益。
利用硬脂酸作為新型相變材料，研究在不同實驗參數下的太陽能集熱器系統和儲能單元，對放置在太陽能集熱罐中的新型相變材料的潛熱存儲系統進行了檢查。
所檢測的收集器在7月份期間提供了58%的熱效率，一種將新型相變材料集成到複合拋物型選礦器中的新模型。儲存的水被放置在內管中，而外管中的新型相變材料被放置在複合拋物型選礦器內。
在新型相變材料存在的情況下，出水溫度在10◦C左右不同。一種由低成本的薄鋁板製成的複合拋物型選礦器來收集太陽能輻射，並進一步使用石蠟作為新型相變材料。
該裝置用於組裝和開發新型相變材料的充電率，為40%~49%的效率最高。一種新型的太陽能水加熱系統，無新型相變材料系統的集熱器效率比有新型相變材料的集熱器效率低30%。
我們對新型相變材料的出水溫度進行了全面的研究，詳細比較了有無新型相變材料系統的太陽能集熱器的熱性能，並對連續兩年同一月的集熱器性能進行了全面的分析。
從已安裝的系統中收集數據，收集器的性能是由冬季不同的性能因素決定的。實驗分別於2018年和2019年連續兩年的10月進行，實驗數據來自11例上午至下午5點。
在下午12點至下午1點期間，吸收板溫度保持最高，值為96◦c，這是因為當時太陽輻射處於最高值，吸收板溫度的變化與太陽輻射和風速的變化有關，即使太陽輻射的值波動，出口水的溫度仍然較低和穩定。
太陽輻射對於太陽能的影響
出口溫度在上午11點到下午5點之間幾乎保持相同，因為相變材料在第一階段吸收了一些熱量，然後將熱量釋放到系統。
此外，太陽輻射在下午1點增加，然後逐漸下降，但下午1點後出口水溫幾乎保持不變，這取決於新型相變材料的存儲容量，水質量流量恆定，然後連續兩年在2018年和2019年存檔的最高出口水溫分別為62◦C和61◦C。
觀察新型相變材料系統熱效率的變化，2018年和2019年10月出現了隨時間略有下降的趨勢。
此外，由於總熱損失係數處於其最小值，因此熱效率在2018年達到峰值。在白天，熱效率在上午11點達到最高水平，在下午5點達到最低水平。2018年和2019年這兩年的調查結果基本保持不變，隨着時間的推移，調查結果略有下降。
2018年10月，熱效率最高，為48%，2019年10月為47%。兩年的熱效率呈邊際變化，氣候條件變化，總熱損失係數增加。
收集器的設計方式使其性能不會在很長時間內波動。在頭幾年，熱效率沒有發生明顯的變化。在第二年，收集器的性能略有變化這在圖中也遵循了類似的模式。新型相變材料成功地減小了熱效率的波動，並進一步得到了略有下降的趨勢。收集器的效率也隨着連續幾年的增加而逐漸降低。
熱效率曲線相對於連續年的變化幾乎相同，這代表了結果的準確性，這種輕微的變化是由於連續幾年的天氣條件造成的。
在上午11點，有新型相變材料和沒有新型相變材料的集電器產生了類似的輸出。隨着輻射強度的增加，不含新型相變材料的集熱器的熱效率提高，但含新型相變材料的集熱器的輸出幾乎保持不變。
基於新型相變材料的系統的輸出幾乎保持到下午1點，因為太陽的熱量由水和新型相變材料材料共享，改變相，變成液體。2018年10月和2019年10月，在下午4點，基於新型相變材料的集熱器的熱效率分別為41%和40%。
2018年10月和2019年10月，無新型相變材料系統的熱效率分別為29%和28%。在下午4點到5點之間，新型相變材料提供了它最好的產量。在下午4點，兩個系統的熱輸出差最大，之後差距開始減小。
沒有新型相變材料的系統逐漸收集了更多的能量，直到下午1點，進出口水溫之間的差異保持在最大水平。下午1點後，太陽強度開始下降，系統提供的能量更少，但它提供了在下午5點的可用的水溫。
與沒有新型相變材料的系統相比，基於新型相變材料的系統提供了更多的收集能量。基於新型相變材料的系統的收集能量逐漸增加到5p，基於新型相變材料的集熱器每天收集的總能量最高為810W，而沒有新型相變材料的系統為690W。
2018年10月和2019年10月分析了CCM條件下複合拋物型選礦器太陽能收集器白天收集的總能量。總能量的變化是在選定的一天內，由複合拋物型選礦器收集器從上午11點到下午5點收集的，有或沒有新型相變材料條件。
在這一天進行的評估顯示，與沒有新型相變材料的系統相比，2018年10月，在新型相變材料條件下收集的總能量增加了18%。
不同太陽能材料產生的能效
2019年10月，通過有新型相變材料條件和沒有新型相變材料條件相比，收集的總能量增加約為15%。
這些值取決於太陽輻射、風速、環境溫度和集熱器的不同損失。將這兩年的能源值進行比較顯示，與2019年10月相比，2018年10月收集的能源增加了約3%。
效率的變化，連續年減小，由於沒有污染因素，在2018年初，效率降低的值幾乎為零。隨着2019年污染因子的增加，效率的值也有所降低，熱交換器污染是熱交換器常見的問題。
在污垢時，熱交換器在換熱交換器壁表面形成一層單獨的固體材料層，在2018-2019年的運營期間，他們在熱流銅管內製造了一層塗層。這層塗層在水和銅管之間造成了障礙，巧合的是，該系統的性能在2019年有所下降。
採用複合拋物型選礦器和1.905cm銅管設計了一個太陽能集熱器，並進行了測試。新型相變材料用於提高太陽輻射較低時的熱性能，熱效率和傳熱速率直接依賴於太陽輻射。當太陽輻射較高時，新型相變材料藉助相變系統儲存能量。
當太陽輻射的值較低時，這種能量就可以充當熱源。與此同時，熱效率開始提高。
與無新型相變材料系統相比，有新型相變材料系統的熱效率在下午4-5點之間增加了10-12%，在下午5點收集的能量增益率進一步增加了17-18%。新型相變材料基集熱器連續兩年的最高出水溫度分別為62◦C和61◦C。
熱效率的值增加，而熱損失係數的值降低。此時，2018年10月熱效率最大，為48%。連續兩年有新型相變材料收集器的熱效率呈邊際變化，隨時間略有下降趨勢，而連續兩年無新型相變材料系統的熱效率在下午1點時呈上升趨勢，然後逐漸下降。
在下午4-5點，沒有新型相變材料的系統的熱效率約為28%，有新型相變材料的系統的熱效率約為40%。因此，它的熱效率提高了12%。
新型相變材料有效地降低了太陽溫度高低時熱效率的波動輻射這就是為什麼熱效率隨當地日照時間呈緩慢下降趨勢的原因。
結論
與沒有新型相變材料的系統相比，新型相變材料基收集器提供了17-18%的收集能量。該系統從上午11點到下午5點提供熱水，這對家庭和工業用途都很有用。
孟加拉國是一個發展中國家，雖然該地區在電力部門取得了很大進展。但是，仍然有相當多的農村地區，脫落是人們生活方式的一個主要問題。在這些領域，可負擔得起的太陽能利用可能是非常有前途的。
設計的太陽能集熱器在低輻射小時內是一個令人滿意的選擇，這使它成為一個非常高效和節約成本的選擇。同時，新型相變材料的無毒效應為我們設計的太陽能集熱器的回收提供了更容易的途徑。
綜上所述，這種收集器在不久的將來會有一個很好的效果。
然而，熱水提取我們設計的材料的最佳效率的最佳溫度仍不確定，雖然它限制了我們的工作，但同時它也為未來的研究人員打開了一扇新的發展大門。
