太阳能热水器工程_热水系统分析（1）

为简化分析，采用直接系统(单回路系统)，因而分析的自然循环系统是指仅仅利用水的密度变化来实现集热器和储水箱之间进行循环的系统。
系统的自然循环瞬时流量取决于各瞬间的热虹吸压头，而热虹吸压头又与系统的温度分布有关，且随时间而变化。太阳能热水器工程集热器的进口水温取决于储水箱中的温度分布，而储水箱中的水温又随时间变化。因此，在研究分析自然循环太阳能热水系统的工作性能时，需要做出以下一些必要的假设：
(1)竖管集热器中及储水箱内的温度分布为线性，它们的平均温度分别为tm和tn；
(2)集热器的热容很小，可以忽略不计；
(3)上下循环管的热容和热损失均很小，可以忽略不计；
(4)储水箱中水的平均温度与储水箱箱体的平均温度相等。
根据上述这些假设，再比照第5章的式(5．14)和(5．22)，集热器的能量平衡方程可写为：

储水箱的能量平衡方程可写为：

式中，QL,S为储水箱的热损失；(mCp)s为储水箱的热容。

式中，(UA)s为储水箱的热损失系数和箱体表面积的乘积。
由实际测量可知，一天中大部分时间内，太阳能热水器集热器中和储水箱中水的平均温度非常接近，即tm=tn，这样tm即可代表系统的平均温度。
将式(9．1)和式(9．3)代人式(9．2)，经整理可得：

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