2.3 集热管热损失分析
通过对集热器传热机理进行分析可知，设计工况下集热器具有如下热损失：
1) 金属管向玻璃管的辐射热损失。集热器运行时金属管属于高温部件，玻璃管属于低温部件。根据辐射换热知识，金属管与玻璃管之间必然存在着辐射换热损失，由于玻璃管内壁涂有防反射涂层，金属管向玻璃管的辐射能有只有极小部分穿过玻璃管直接散失到大气中。
2) 真空区域气体的导热损失。当集热元件真空区域内进入气体时，气体会将热量从高温的金属管传输到低温的玻璃管，产生气体导热损失。
3) 玻璃管外辐射和对流热损失。由于玻璃管温度高于周围环境温度，并且有风的影响，玻璃管会与周围空气发生对流换热，产生对流换热损失。同时，温度相对较高的玻璃管会以热辐射的方式向大气散失部分热量，产生辐射散热损失。
对于光管工况，热损失有金属管外辐射热损失和金属管与大气的对流热损失。
2.3.1 传热机理分析本文来自优%文-论'文.网，
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根据集热器的结构, 绘出了传热热阻结构图, 如图2-3-1所示。
图 2-3-1 传热过程及热阻结构图
Fig.1 Heat transfer process and thermal resistance
图中由太阳辐射光线经槽式抛物面反射镜反射后到达金属管的热量Qin在到达金属管表面后分为两股,一股为经过金属管壁传递至流体的有用热量Qu,另一股为经过玻璃管向外散失的热量Qlos s。在经金属管壁向流体传递有用热量Qu的过程中,主要包括金属管壁的导热和管内流体的对流换热两个环节,对应的热阻分别为R2和R1;在经玻璃管向外散失热量Qloss的过程中,主要的传热环节有金属管向玻璃管的辐射散热、真空区域气体的导热和玻璃管与大气之间的辐射及对流散热,对应的传热热阻分别为R3,R4,R5和R6。当集热器处于真空工况运行时,不存在气体的导热热阻R2。
集热器运行时,由于反射镜加工工艺、驱动机构误差等因素的影响,进入反射镜开口的太阳光线不能完全被反射镜反射到集热元件,造成集热器光学损失。本文定义集热器热效率为:流体吸收的有用能量与集热器吸收的太阳辐射能量之比。
校园网信息安全及防范策略+发展趋势+管理措施2.3.2 金属管向玻璃管的热辐射
金属管与玻璃管之间的辐射换热可以看成是由玻璃管构成的封闭腔体包含一个凸表面的物体之间的辐射换热，此时玻璃管内表面与金属管外表面之间的角系数为 1，金属管与玻璃管之间的辐射换热量可用下式表示：
=9254.21(W)
式中： 为金属管与玻璃管之间的辐射换热量，W； 为斯忒藩-玻耳兹曼常量，5.67× ； 、 分别为金属管外壁和玻璃管的温度，K； 为玻璃管内表面发射率，本文取 0.9； 为金属管发射率，满足 =0.00042• -0.0995； 和 分别为金属管外径和玻璃管直径， 为金属管外表面积， 。
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