℃）。本设计选用聚氨酯保温层，厚度为50mm15。
32平板型太阳能集热器的数学模型
平板型太阳能集热器主要由吸热板、透明盖板、保温层、壳体等几部分组成：
吸热板
透明盖板
壳体
保温层
图31太阳能集热器结构图
为了便于对系统进行理论分析，建立数学模型时作如下假设：
（1）系统处于热平衡状态；
（2）吸热板的厚度很小，沿厚度方向的温度梯度可以不考虑；
（3）流体在管内的流动是均匀的；
（4）在传热过程中，认为储热水箱的水温保持均匀一致；
（5）集热器与储热水箱之间的管路损失不记；
（6）在每个小时的时间间隔内，认为系统处于准静态过程；
（7）通过集热器透明盖板的热流是一维的；
11
f大学学士学位论文
（8）通过集热器透明盖板的降温是可以忽略；（9）通过集热器背部隔热材料的热流是一维的；（10）天空可以认为是一个在等效天空温度在发射长波辐射的黑体；（11）通过集热器前面和背面的热损失都对于同一环境温度；（12）集热器四周的壳体在吸热板上的阴影是可以忽略；（13）热物性与温度无关。
321平板型太阳能集热器能量平衡方程分析平板型太阳能集热器的热物性能主要建立在热力学第一定律基础
之上进行。平板型太阳能集热器吸热板吸收太阳辐射的能量，其中一部分被太阳能集热器热流带走，另一部分通过集热器结构散失到环境中。集热热流带走的能量成为太阳能集热器的有用热量，散失到环境中的热量成为热损失。
图32所示为平板型太阳能集热器的能量平衡图：
QaQu
Qcl
图32太阳能集热器能量平衡图
其能量平衡关系可以用数学方程表示为15：QaQuQcl
式中Qa单位时间内集热器吸收的太阳能辐射能，W；Qu单位时间内集热器的有用输出能量。W；
（31）
12
f大学学士学位论文
Qcl单位时间内集热器的能量损失，W；其中，Qa可用下式计算16：
QaIcAcταe
（32）
式中Ic集热器集热面积上的太阳能辐射强度，Wm2；
Ac集热器集热面积，m2；
ταe有效透过吸收积；（在实际应用中可以近似取为102
τα，其中τ为透明盖板的透过率，α为集热器吸热板涂层的吸收率。）
322平板太阳能集热器总热损失系数太阳能集热器热损失主要由地步散热、侧面散热和顶部散热三部分组
成，
I
Ut
Ue
Ue
Ub
即：
又，其中
图33太阳能集热器热损失图
QclQeQbQt
QclAcUclTpTa
UclUbUeUt
13
（33）（34）（35）
f大学学士学位论文
式中Ub底部热损失系数，W（m2K）；Ue侧面热损失系数，W（m2K）；Ut顶部热损失系数，W（m2K）；Tpr