太阳能热利用-太阳能辐射.ppt

太阳能利用
第二章太阳辐射
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地球的自转与公转
地球的自转:地球绕地轴不断自西向东旋转,其周期为24h。由于地球的自转,产生昼夜交替的现象。
黄道平面:地球绕太阳运行的轨道平面。地球自转轴与黄道平面法线的夹角为23º26'。
地球的公转:由于地球自转轴与黄道平面法线的夹角为23º27‘,并且地球的自转轴在公转时在空间的方向始终保持不变,有时太阳光线有时直射赤道,有时偏南,有时偏北,从而形成地球上季节变化。
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描述太阳能的常用单位
辐射通量:太阳以辐射形式发出的功率,亦称辐射功率,单位W
辐照度:投射到单位面积上的辐射通量,单位W/m2
太阳常数:地球位于日地平均距离时,地球大气层上边界处,垂直于太阳光线的表面上,单位面积、单位时间所接受的太阳辐射能,以I0表示。
最新测量结果表明: I0=(1367±7)W/m2
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太阳的能量:
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1、大气质量:太阳光穿过地球大气层的路程与太阳在天顶位置时光线穿过地球大气层的路程之比。完全不同于通常所说的“质量”。
规定:把太阳垂直照射地面时,光线所穿过的大气路径为1.
忽略地球曲率的影响,大气质量m由下式计算:
影响地球表面太阳辐射能的因素:
2、大气透明度:太阳辐射通过地球大气层时衰减的程度,记为P 。一般情况下,透明度大的大气,其能见度也大。
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3、太阳高度角h:地球表面上某点与太阳的连线与地平面之间的夹角。
式中, -当地纬度,单位为º
δ-赤纬角,单位为º
ω-太阳时角,单位为º
可见,h随地区、季节及每日时刻的变化而变化。
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4、赤纬角δ:地球中心与太阳中心连线与地球赤道平面的夹角。与所在地区无关,仅由日期决定:
式中,n为一年中日期序号
5、时角ω:每小时地球自转的角度为15º,因此可采用一天中地球自转的角度来表示时间。用来表示时间的地球自转的角度称为时角,并规定正午时角为零,上午时角取负,下午时角取正。
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6、日照时间T:
太阳在地平线出没的瞬间,其太阳高度角h=0。
正值对应日没时角,负值对应日出时角。
例:计算昆明地区北纬25º的地方7月21日的日照时间。
对于7月21日:
δ=º
北纬25º的地方: = 25º
w0=±º
则日照时间T:
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7、入射角i: 太阳入射线与平面法线之间的夹角。
式中,θ-斜面倾角,单位为º
α-太阳方位角,单位为º
γ-斜面方位角,单位为º
对于水平面, θ=0,则
对于垂直面, θ=90 º,则
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