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1、项目类别项目编号理工类沈阳工程学院大学生创新实验项目论 文项目名称： 新型组合式偏轴聚光太阳灶研制 申 请 人： 何骁 陈沈冬 王琦 项目依托单位： 新能源学院 专业班级： 新能本111 联系电话： 18842489085、13940207044 指导教师: 刘莉莹 职称/学历 讲师/博士 申报日期： 2014 年 02 月 26 日 沈阳工程学院大学生创新实验项目管理办公室 制 新型组合式偏轴聚光太阳灶研制 目录摘要2第一章绪论3第二章太阳灶模具的制作42.1 计算灶面面积、绘制灶面1:1图纸42.2计算公式52.3制作抛物面刮板52.4旋转轴套底座6第二章太阳灶灶壳的材料和制作7第三章反光
2、材料8第四章支架材料8第五章光热效果测试9 摘要 太阳灶已经成为较成熟的产品；人类利用太阳灶忆已经有两百年的历史了多年的历史，特别是近二三十年来，世界各国都开始先后研制生产了各种不同类型的太阳灶。尤其是发展中的国家，太阳灶收到了广大用户的一致好评，并得到了较好的推广和应用。本设计主要是针对聚光偏轴式太阳灶而设计的，在传统偏轴太阳灶设计的基础上，对设计过程和制作工艺加以创新，使太阳灶安装使用更加方便，效率更高。第一章绪论 从图中我们可以看到一个完整的抛物面可分为三个区，即I、II、III三个区，I区地反射光不能全部照在锅底，在太阳偏低时，它的部分反射光甚至会照在锅盖上；II区的反射光可以照在锅底
3、，比I区要好得多；最好的区为III区，显然，太阳灶灶面的正确选择首先要选III区，其次是与III区相邻的II区的一部分。这样选取的太阳灶。 偏轴式太阳灶本身就是效率较高的一种太阳灶，本项目的特色与创新之处在于：将灶体改为多块灶面组合的方式，使灶壳的制造更加简易，装置便于组装、运输，利于灶面的方位角、仰角的调整。旋转抛物面聚光镜是按照阳光从主轴线方向入射，所以往往在通过焦点上的锅具时会留下一个阴影，这将减少阳光的反射，直接影响太阳灶的效率。偏轴聚焦的原理，克服了上述弊病。目前，我国大部分太阳灶的设计均采用了偏轴聚焦原理。本实验就偏轴式聚光灶设计理论进行改进，在设计图纸过程中采用传统方法设计，但在
4、太阳灶的制作过程中采取组合的方式安装，同时设计可简易调节的支架，使太阳灶收集更多的太阳光。第二章太阳灶模具的制作2.1 计算灶面面积、绘制灶面1:1图纸采用三圆作图法计算灶面面积，手工绘制1:1的灶面图纸。图示为一张用三圆作图法绘制的采光面轮廓图，它是由三个圆的四条圆弧组成，这三个圆的圆心分别为O1、O2、O3、三个圆的半径分别为R1、 R2 、R3 ，只要求出这三个圆的圆心和半径，就能画出采光面轮廓图。2.2计算公式2.3制作抛物面刮板2.4旋转轴套底座第二章太阳灶灶壳的材料和制作混凝土灶壳的制作程序第一步：应在已准备好的模具表面涂上脱模剂，一般采用废机油作脱模剂即可，也可以采用膏状的地板蜡
5、，涂均匀后擦亮。第二步：沿着已经在模具上画好的轮廓线，放置厚度为3厘米的木框或角钢框，圈定了太阳灶的灶面轮廓。 第三步：抹上2-3毫米厚的灰浆，再抹8毫米厚的砂灰浆比例为1:3。 第四步：铺好准备好的铁丝网，其铁丝网是由直径1.5毫米的铁丝织成，网眼直径为10毫米。并再铺上钢筋骨架，钢筋直径为6毫米。 第五步：在骨架上固定上灶壳的各种附件，如：用铁丝制成的脱模提手、水平臂通道、灶壳支撑轴孔、锅架支撑孔等。第六步：抹上第二层水泥砂浆6毫米，最后抹上一层水泥灰浆2毫米厚。灶壳厚度达2厘米。第七步：为了增加强度，灶壳背面的周边和中间可做水泥加强肋，厚约3-4毫米。灶壳数日后脱模，继续养护28天，进行
6、修整。第三章反光材料 本设计选择真空镀铝薄膜。具有反射率高、使用更换方便等优点，近年来，商品化生产的太阳灶均采用这种反光材料，寿命一般可达2-3年，个别使用保养好的能达到4年左右。第四章支架材料 太阳灶在使用过程中，需要在方位角和高度角两个方向上不断跟踪太阳光，以保证太阳灶的主光轴总是和太阳光线相平行，因此需要有相应的跟踪机构。另外，太阳灶在使用时，为了保证锅架始终与地面平行，也需要有相应的锅架支撑机构。当灶面需要进行仰角的调节时，通常采用手柄转动螺杆，带动灶面，使灶面的仰角发生变化，以保持灶面与太阳高度角保持一致。在太阳高度角逐渐增大时，灶面受螺杆的拉动倾斜度逐渐变小，到中午时达到一天的倾斜
7、度最小值；午后，太阳高度角逐渐变小，灶面受螺杆的推动，倾斜角逐渐变大，从而保证太阳灶在一个高效率状态工作。底座带有一个短轴套,转架的竖轴插入其中可以作360度的转动。为防止太阳灶被大风吹翻，太阳灶的支眼接地端留有地钉孔，并附有地钉,以使支眼固定在地面。 第五章光热效果测试 太阳直射辐照度和累计太阳直射辐照量可用直射辐射计配以二次仪表进行测量，直射辐射计如无自动跟踪装置，则每5分钟内至少跟踪一次，使其受光面与太阳光束保持垂直。温度测量可用水银温度计或热电式温度计测量，测量环境温度时，温度计应放置于离试验地面1至1.5米高的百页箱内或相当于百页箱条件的环境中，距太阳灶15米以内；测量水温时，温度计应放置在锅具正中，浸入水深距水底1/3 处。11
