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利用太阳能取暖的试验和研究2012.12.23绝密


利用太阳能取暖的试验和研究

北京市第一七一中学 高一8班 唐思铭

目录
? 摘要

? 一、概述 ? 二、利用太阳能取暖的实验 ? 三、节能计算 ? 四、结论

北京市第一七一中学 高一8 唐思铭

摘要

? 太阳光照在黑色物体上,这个物体的

温度就会升高,从而
太阳能转变为热能。 ? 户外安装凹面镜或平面镜反射太阳光,使更多的太阳光照 进室内,节约煤的数量就可以成倍的增加。这样不仅节约 了不可再生的能源资源,也就是减少了对大气的污染。

北京市第一七一中学 高一8 唐思铭

一、概述

? 太阳照射在地球上的能量非常巨大,大约40分钟照射在地 球上的太阳能,便足以供全球人类一年能量的消费。太阳

能的缺点一是密度小,二是受白天、夜晚、天气阴晴等条
件的影响大。

? 太阳能的利用目前主要是用于发电、供热水(太阳能热水
器)、温室大棚、太阳灶等。
北京市第一七一中学 高一8 唐思铭

二、利用太阳能取暖的试验
实验目的:不同颜色的物质吸收太阳能能力的强弱对比。 实验猜想:用深色物质吸收太阳能的效果比用浅色物质效果好。 实验器材:刻度尺,温度计三支,面积大小、材料相同的白色和黑色 布料各一块。

北京市第一七一中学 高一8 唐思铭

二、利用太阳能取暖的试验
? 实验方法:将布对折一次,把温度计放在两层布的中间(这是为了测 量布的温度),再把他们放在阳光照射的室内水平地面上,并将温度 计如图1放置(一支测量室温,另两支测量黑布和白布的表面温度)。

经过一段时间后,待三支温度计示数均不再发生变化后,读出三支温
度计的示数,并记录在下列表格中。

北京市第一七一中学 高一8 唐思铭

二、利用太阳能取暖的试验
测量在太阳光下不同颜色物体的温度

北京市第一七一中学 高一8 唐思铭

二、利用太阳能取暖的试验
? 不同颜色的物质吸收太阳能后的温度记录表

黑布 温度 ℃ 30

t1

白布 t2 27

室温 t3 20

北京市第一七一中学 高一8 唐思铭

三、节能计算
? 放热量计算公式

? 在太阳光的照射下布放出的热量可按下列传热学公式计算:

Q=α F(t-t3)。
?
? ? ? ? ?

(1)

式中:
Q:为每小时从布上传给空气的热量,单位:大卡/小时; α :为放热系数,单位:大卡/米2 · 小时· ℃,按参考文献[2]给出的数值,在加热和冷却空 气时α =1—50大卡/米2 · 小时· ℃。在计算时取α =30大卡/米2 · 小时· ℃。 t:为布面温度,单位:℃, t3:为空气温度,即室内温度,单位:℃。 F:为阳光照射面积,即布的面积,单位:米 2 。

北京市第一七一中学 高一8 唐思铭

三、节能计算
? 黑布和白布吸收热能效率的比较
? 对于黑布和白布在太阳光照射下放热量多少的比较,可以由(1)式 推出。
? ? Q白=α F(t2-t3) Q黑=α F(t1-t3) Q白/Q黑=α F(t2-t3)/α F(t1-t3)=(t2-t3)/(t1-t3) 代入数字得: Q白=0.7Q黑

? 所以在相同的光照强度下,黑布放出的热量比白布多30%。

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三、节能计算
? (3)太阳能取暖节能计算
? 在冬季,室内节能采用这种取暖方法,可以节约多少能源?这个数字用公式(1)计算。在计算中以黑

布为例,设太阳光从两个窗户进来,取黑布的总面积为6平方米,把实验数据代入公式(1)得:
? ? Q=30.0大卡/米2 · 小时· ℃×6.0 m2(30.0℃-20.0℃)=1800大卡/小时。 在北京,冬季太阳照射到室内的时间按从上午9:00到下午4:00共计7小时,故在室内一天太阳能放出的 热量Q天按下式计算:Q天=QT=1800大卡/小时×7小时=12600大卡 ? ? 每一公斤标准煤的发热量为3000大卡。那么采用这种取暖方法每天节约煤的质量: M=Q天/3000大卡=4.2公斤。

?

北京冬季的供暖时间为四个月,即120天,但是考虑到冬季时阴天、下雨、下雪

的天气除外,在计算时取80天。那么一户采取太阳能取暖方法整个冬天可节约
336公斤煤。北京约有550万户,经过计算北京市一年能节约煤184.8万吨。

北京市第一七一中学 高一8 唐思铭

四、结论
? 黑布的温度高于白布的温度可以知道黑颜色的物体吸太阳 能的能力强。 ? 取暖过程中应使用黑色物体收太阳能。

北京市第一七一中学 高一8 唐思铭

四、结论
? 有一种用塑料或布作成的太阳光反射体就很适合用于作太

阳光反射镜。

北京市第一七一中学 高一8 唐思铭

四、结论
? 利用太阳能取暖不仅节约了不可再生的能源资源,对环保也是非常有 利的。 ? 一吨煤燃烧可放出2620公斤二氧化碳,故每年北京市可以减少二氧 化碳排放484176万吨,对减少温室气体排放起到了至关重要的作用。

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