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1、第二章 太陽輻射的計算與估算,參考書:,地面輻射平衡圖,太陽輻射能的測量,(1)測量直接輻射可用直接輻射表。,直接輻射表構(gòu)造主要由光筒和自動跟蹤裝置組成,在筒上裝置JGS3石英玻璃片,它可透過0.33m波長的太陽直接輻射。光筒內(nèi)部由光欄、內(nèi)筒、熱電堆(感應(yīng)面)、干燥劑筒等組成。感應(yīng)部件是采用繞線電鍍式多接點(diǎn)熱電堆,其表面涂有高吸收率的黑色涂層。熱接點(diǎn)在感應(yīng)面上,冷結(jié)點(diǎn)在機(jī)體內(nèi),在線性范圍內(nèi)產(chǎn)生的溫差電勢與太陽直接輻照度成正比。自動跟蹤裝置是由底板、緯度架、電機(jī)等組成。,溫差電動勢與太陽輻射強(qiáng)度成正比,(2) 光強(qiáng)計測量: JG2型光功率計來大致測量。,主要由光電探測頭、電流電壓變換器、電壓放大
2、器、數(shù)顯表和電壓表組成,可以進(jìn)行激光功率、功率密度(照度)的測量。 主要技術(shù)指標(biāo): 波長范圍 400nm1100nm; 標(biāo)定波長 670nm,6328nm,5145nm,488Onm,4579nm,4416nm 量 程: 0.01W100mW;測量分檔 2 W,20W,200W,2mW,20mW,200mW,太陽輻射光譜分布,太陽輻射在波長很長和很短的區(qū)域能量都很小,絕大部分在0.24m波長范圍,觀測到太陽光譜可知m=0.5023,根據(jù)維恩位移定律: T=2897.8/m=5769K(太陽表面有效溫度,黑體溫度),太陽輻射的總功率:,-斯特潘-波爾茲曼常數(shù),5.6710-8w/(m2.K4),
3、rs-太陽半徑,696265Km,球面幾何與太陽位置方程,球面三角的幾個計算公式:,天穹和坐標(biāo),方位角方角,天體與觀察者連線在地平面上的投影線與南北方向線之間的夾角。,高度角天體與觀察者所處地平面的夾角。通常規(guī)定:向天頂方向取正,向天底方向取負(fù)。,太陽位置方程,赤黃角:,令高度角=0,可得日出時角r和日落時角s,太陽方位角:,令高度角=0,可得日出和日落時太陽方位角As,由于日出或日落時角只與緯度和一年中的第幾天有關(guān)而已,因此一天晝長Td:,例1,計算34.5N、110E(華山)處,5月10日正午時太陽的高度角、方位角以及該日的日出、日落時間及其方位角。,解:天數(shù)n=130, 由赤緯角公式得:
4、 =17.5 正午時,=0,則可求得太陽高度角為: 太陽方位角,As=0 日出和日落的時角有: 于是,,因此,日出時間為5點(diǎn)10分,日落時間為18點(diǎn)50分。,相應(yīng)的太陽方位角為:,該日正午時太陽高度角73,方位角0.該日日出時間為5點(diǎn)10分,太陽方位角是111.4;日落時間是18點(diǎn)50分,相應(yīng)方位角是-111.4。,太陽時與時差,可收受的輻射,采集面上太陽直射輻射,采光場所平均日輻射量:,N為同期內(nèi)一天中最大日照時數(shù),a,b為與地點(diǎn)相關(guān)的氣候常數(shù)。,上界輻照量H0:,Esc為太陽 常數(shù),水平面與傾斜面上日輻射量比較,散射輻射,在太陽能利用中,受光面不僅可以接受到太陽的直射照射,而且還可吸收其散
5、射照射。,傾斜面可接受到總的太陽輻照度為以下三部分之和: 1)太陽直射輻射到傾斜面的部分; 2)天空散射到傾斜面的部分; 3)1、2兩項(xiàng)反射到傾斜面上的部分。,1)利用前面的球面三角形公式求出每天的r、 s和任意時刻的As、 。 2)將到達(dá)水平面上的太陽輻照度分為直射輻照和散射輻照兩部分。 3)到達(dá)任意傾斜面的太陽輻射分成直射、散射和地面反射輻照三部分。,a、在不考慮氣象條件變化時,地球的自轉(zhuǎn)規(guī)律決定了一天中太陽輻射變化以正午12:00對稱分布。 b、每天當(dāng)太陽高度角5時,太陽輻照量可以忽略。因而每天輻照量的積分限從 =5的開始。 c、任一地區(qū)一年中,太陽輻射情況大致有一個平均水平,但是任一年、任一月以及一天實(shí)際的輻照情況則很難預(yù)測。所以根據(jù)負(fù)載的特點(diǎn),選用當(dāng)?shù)剌^長時間太陽輻照的年變化量的平均值(10年或20年)作為計算傾斜面上太陽輻照量的依據(jù)可能是一個比較合理的選擇。,