何謂太陽能發動機
太陽能發動機是一種以太陽熱能作動力的機械,主要用於農田灌溉。太陽能灌溉目前有兩種方式:一種是直接法,即由太陽能發動機直接帶動水泵抽水灌溉;另一種是間接法,即通過太陽能發電,再驅動水泵抽水灌溉。這兩種形式的水泵統稱為太陽能水泵。
利用直接法灌溉的主要設備是太陽能發動機。太陽能發動機主要有兩種類型,即太陽能鍋爐蒸汽機和太陽能熱氣機。
太陽能鍋爐蒸汽機,是用水泵將水泵至太陽能集熱器,水受熱後溫度升高,高溫水流經鍋爐,使鍋爐內的低沸點液態工質汽化。氣體狀的工質驅動汽輪機,汽輪機則帶動水泵進行抽水灌溉。
太陽能熱氣機,是靠太陽能加熱氣缸中的氣體,使之受熱膨脹,推動活塞,帶動飛輪轉動使水泵工作的動力裝置。它的功率一般小於746瓦,但運轉安全、可靠、無噪音,製造過程也比較簡單。白天,熱氣機以陽光作能源,采用拋物麵反射鏡集熱;夜間可燃燒木柴、煤、油等來代替太陽能。
早在公元前1世紀,埃及人就發明了最早的太陽能熱氣機。他們把密封的容器放在陽光下曝曬,容器裏的空氣受熱膨脹,將裝在容器裏的水由低處壓向高處。後來,太陽能熱氣機幾經改進,到1816年時,蘇格蘭人斯特林發明了一種斯特林機。簡單地說,這種新的機器由聚光鏡、氣缸、氣輪和冷卻器等幾部分組成,由聚光鏡聚集太陽光,加熱氣缸裏的空氣,使之膨脹推動活塞和飛輪做功。
1977年4月,美國亞利桑那州建成的太陽能灌溉係統就采用太陽能蒸汽機,驅動一台功率為37300瓦的水泵,每分鍾抽水37800升。白天最長的6月份,一天可工作9.5小時,灌水2.15萬立方米。
墨西哥的25千瓦發電機驅動的大型水泵站,是目前世界上最大的太陽能水泵站之一,它設在墨西哥能源短缺的聖?路易斯德拉帕斯的一個村落。該泵站是利用平板集熱器采集太陽的能量,安裝有720塊集熱器,合計麵積達1500平方米。當水泵的揚程為40米時,每小時可抽水150噸,可供1500人用水,或供農作物灌溉用。
何謂太陽能熱水器
太陽能熱水器是太陽能熱利用中有代表性的一種裝置。它用途廣泛,形式多樣。最常見的一種是架在屋頂的平板熱水器,一般是供洗澡用的。其實,在工業生產中以及采暖、幹燥、養殖、遊泳等許多方麵需要的熱水,都可利用太陽能。太陽能熱水器除常見的平板式外,還有聚光式、熱管式、真空管式等幾種。
平板式熱水器,又稱管式集熱器,它是太陽能熱水器的基本形式之一。它的樣式很多,如翅翼型、波紋板型、塑料壓製型等,一般都由集熱器、貯水箱和冷熱水管等幾個部分組成。平板式熱水器裏鋪設了許多塗黑的水管,讓水從管中流過,就可以利用太陽能把水加熱。這種熱水器通常能把冷水加熱到五六十度甚至更高,供洗滌、洗澡、炊事、低溫發酵等家庭生活和工農業生產使用。它具有節省燃料、清潔衛生、不需專人管理等優點,特別是在廣大農村、鄉鎮、沙漠、高原、海島等缺乏燃料而又交通不便的地方,更適合推廣使用。
聚光式熱水器,是由聚光集熱器構成的,比平板式熱水器所吸收的太陽能密度要大,水溫要高,有的可產生開水和蒸汽。它的用途不僅可提供中、低溫生活用熱水,還更多地用於工業生產。一般聚光鏡都要求跟蹤太陽,才能獲得高溫;但有些聚光式熱水器隻要求季節性調節俯仰角,就能滿足要求。為了提高熱水溫度,也可把幾個聚光集熱器串聯起來,進行多級聚光加熱。最常見的是拋物柱麵聚光器,它是把陽光會聚反射在一條水管上,並用控製管中水流速度來獲得不同溫度的熱水,流速越慢,水溫越高。