太阳能热水器倾斜角研究(样例).docx

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1、江苏省邗江中学高一研究性学习材料太阳能热水器倾斜角研究指导教师： 太阳能热水器倾斜角研究江苏省邗江中学高一年级研究性学 背景说明数学是源于生活，中国古代数学一直都是为现实世界效劳，而到了近代，尤其是在升学压力越来越重今天，数学在现实世界中应用越来越被淡化，数学离现实世界也越来越越远，于是数学这门本来活生生科学在世人眼中演变成了一大堆公式构成怪物。因此还数学本来面目迫在眉睫。扬州很多家庭都安装了太阳能热水器，学生应用所学数学知识，说明各个不同季节热水器安放倾斜角度应怎样变化，才能使阳光直射热水器。从而获得最大热效率。通过研究，向生产热水器厂家提出你建议。一、 课题选择 教育改革核心是素质教育，高

2、中课程改革对高中数学教育提出了更高要求，特别较重了对学生数学应用能力培养，新课标还特别提出了在高中课堂教学过程中，至少安排一次数学建模，培养学生利用已有知识解决实际问题能力，使高中数学学习回归生活，让学生体验学习数学乐趣。 高一年级掌握了一定地理知识，对相关物理学知识有了初步了解。已经形成了完整函数观念，并且已经可以利用函数思想解决实际问题，除了培养学生数学应用能力，使学生对所学函数概念理解更加深入同时，真正做到学以致用。二、 课题实施1、 准备工作首先对学生进展分组，每组人数在510名左右为宜，产生组长和要研究子课题，分工后制定研究方案。然后教师进展必要辅导，告诉学生如何利用学校内各种图书馆

3、、资料室查阅文献资料，如何去网上进展信息检索，使学生尽快了解课题研究方法和步骤。2、 确定子课题每组学生根据本课题总设想选定各自不同研究方向，确定不同研究范围，由组长拟题，上报给教师，教师做好统一协调和安排，确定明确研究方向。学生根据各自研究方向书写研究方案，研讨研究方案，分头收集资料。3、 调查研究1查找图书文献或通过网络了解相关知识2查考教材中实际应用问题3注意对生活观察和体会，使自己研究问题有更大应用空间4、 函数模型分析对自己建立函数模型进展分析、改良、推广，使问题解决更加完美，使自己函数模型应用更为广泛。5、 总结研究成果研究成果可以使研究报告或小论文，也可以是制作好网页。指导教师对

4、研究成果进展分析、评价，提出指导性意见。评价可分A、B、C、D四个等级。三、 时序安排第1时序 根据教师提供可供研究子课题，自行选题。教师对论文写作方法和途径给出一定指导。第2时序 根据教师提供课题，查阅相关资料，如上网或查看有关杂志和辅导书。这一阶段是为选题做准备，扩大视野。在广泛接触和查阅过程中，选取一些与子课题资料较吻合题目。第3时序 确定好题目后，全组成员再一次查找资料。与第一次不同是：选取资料较集中，专门与子课题衔接；找资料时大家独立思考、独立研究。第4时序 整理与讨论。同学负责对已有资料进展分类，形本钱组研究成果。第5时序 大组集中，交流各自成果，全班同学充分占有各组资料，写出小论

5、文。第6课时 全班组织骨干成员书写结题报告，准备成果展示柴材料，制作网页等。四、 收获与体会 教师和学生结合研究过程中实际情况总结收获和体会，总结经历和不足。课题实施预案：1 准备工作学生分组名单：组别组长组员2 确定子课题子课题及组别子课题研究内容及主要研究方向子课题负责人3 调查研究组别网络查询情况记载调查情况记载112233备注材料附件4 函数模型改良及推广1模型应用2模型改良3模型推广5 总结研究成果小组研究成果展示：学生撰写论文，教师指导，主要围绕主课题进展1 用所得数据资料写一篇小论文题目自拟，不少于800字2 在小组或班级上交流、讨论，并评选优秀论文大组研究成果展示：1 组织骨干

6、成员书写结题报告，2 准备成果展示材料，制作网页研究性学习活动记录江苏省邗江中学集团研究性学习活动记录表 研究性学习 课题太阳能热水器倾斜角研究指导教师活动时间2007年12月活动地点化学实验室4学生人数6实到人数6缺席名单无活动记录1、提出研究性学习重要性及要求2、让学生以小组为单位坐在一起选出各自组长。召集学生之前，已分组3、以小组为单位安排各自任务，每小组完成其中一个子课题。子课题课前已确定4、对于子课题简要介绍5、让学生提出疑难问题。6、以小组为单位讨论本组子课题，并形成该课题研究方案。江苏省邗江中学集团研究性学习活动记录表研究性学习 课题太阳能热水器倾斜角研究指导教师活动时间2021

7、年1月活动地点化学实验室4 学生人数6实到人数6缺席名单无活动记录1、对上次学生所收集资料进展简单分析1学生整体上完成得不错，能看出来都很积极地收集资料、总结资料，并发表了自己一些独特性观点。2出现问题就是收集资料方式过于单一，对太阳能热水器倾斜角研究分析不够深入。2、提出一些建议1结合本组特点，发挥组员优势，进展统筹安排，拓宽收集资料途径。2对收集资料进展综合地分析，运用辩证方法，形成全面深入结论。3标准课题研究文本格式。 3、明确学生提交研究性学习日期附： 邗江中学研究性学习太阳能热水器倾斜角研究 组长：郭天赐 高一2 组员：徐治 高一3 陈雪莲 高一6 王 辉 高一9 韩诺诚 高一10赵

8、健 高一12太阳能热水器倾斜角研究一太阳能热水器应用太阳能热水器是太阳能成果应用中一大产业，它为百姓提供环保、平安节能、卫生新型热水器产品，太阳能热水器就是吸收太阳能辐射热能，加热冷水提供应人们在生活、生产中使用节能设备。 系统组成： 集热器：系统中集热元件。其功能相当于电热水器中电热管。和电热水器、燃气热水器不同是，太阳能集热器利 用是太阳辐射热量，故而加热时间只能在有太阳照射 白昼。 保温水箱：和电热水器保温水箱一样，是储存热水容器。因为太阳能热水器只能白天工作，而人们一般在晚上才使用热水，所以必须通过保温水箱把集热器在白天产出热水储存起来。容积是每天晚上用热水量总和。采用同乐搪瓷内胆承压

9、保温水箱，保温效果好，耐腐蚀，水质清洁，使用寿命可长达20年以上。 连接收道：将热水从集热器输送到保温水箱、将冷水从保温水箱输送到集热器通道，使整套系统形成一个闭合环路。设计合理、连接正确循环管道对太阳能系统是否能到达最正确工作状态至关重要。热水管道必须做保温处理。管道必须有很高质量，保证有20年以上使用寿命。 环保作用:每平方米平板太阳能集热器平均每个正常日照日，可产生相当于2.5度电热量，每年可节约标准煤200公斤 左右，可以减少700多公斤CO2排放量。太阳能热水器广泛运用，包括生活用热水，采暖，空调,在省钱 同时必将极大地改善地球污染状况。 目前太阳能热水器占整个热水器市场11.2，而

10、据预测，到2021 年，我国太阳能热水器普及率将到达30。现在各地均用电非常紧张，能源非常紧缺，使用太阳能热水器可以节约很多能源，还可以防止污染。从个人角度来说，用太阳能热水器价格要比用电热水器廉价得多，比用电、用燃气至少节约三分之二以上。所以选用太阳能热水器，一来可以节约用电，二来长远考虑使用费用也较低。二太阳能热水器倾斜角研究1太阳能倾角选择太阳辐射正午与地面夹角在一年四季中变化很大，热水器倾角应该与当地纬度一样，才能保证在全年中太阳辐射由垂直状态左右摆动23.5，如把热水器做成倾角可调，那么稳固性降低，构造复杂，使用起来也需一年调整假设干次，我们做成固定角，分为23、33、42、50几种

11、，分别适应低中高纬度地区，提高集热效率。2关于太阳能热水器安装问题太阳能热水器倾角与当地正午太阳高度角互余，可以利用正午太阳高度角公使衔计算正午太阳高度，然后就可以求出太阳能热水器倾角了。关于放置方向要根据当地地理位置而定，北回归线及其以北地区，朝南放置。一般地，太阳高度越大，光照面积越小，光热越集中，太阳能利用效率越高。所以为了更好地利用太阳能，应不断调整太阳能热水器与楼顶平面之间倾角，使太阳光线与受热板之间成直角。如下列图： 由太阳能热水器倾角与正午太阳高度角关系式为：H=903太阳能工作原理A真空管式太阳能热水器工作原理：真空管吸热-微循环-保温水箱-测控制系统-用户。真空管式太阳能热水

12、器，利用真空管集热，最大限度实现光热转换，经微循环把热水传送到保温水箱里，通过专用管路至用户。控制系统把自来水通过控制阀，控制仪等送至太阳能以到达自动化控制。辅助电加热安置在水箱里，已备阴、雨、雪天使用，节电90%。并自动化运行。性能特点及技术参数 ：集热元件-真空管技术参数规格: 1200mm47mm 1500 mm47mm。 真空度P5103pa采用性能相当于美国高硼硅3.3特硬玻璃制造。 保温材料性能特点及技术参数： 保温材料好坏直接关系着热效率和晚间清晨使用，在寒冷东北尤其重要。目前较好保温方式是进口聚氨脂保温，假设配料、工艺、环境、温度不适，也会造成发泡不均或泡孔过大、工质缓慢漏失保

13、温性逐渐下降后果，这就需要厂家有专门发泡机械、标准化模具和较高工艺技术水平。另外，我们不仅要了解产品用材工艺、还要看厂家机械设备、模具等有机本钱上下、质量监测水准。产品质量直接关系消费者利益。聚氨酯保温层厚度：70mm闭孔率:65.69导热系数:19.83mw/m.k，并经过高温熟化处理。 水箱内胆与支架 水箱内是储存热水重要局部，其用材料强度和耐腐蚀性至关重要，优质选材应是进口SUS304板材，厚度在0。6mm-0。8mm之间不锈钢板，氩气保护,高频自动焊接,提高钢板在各种水质或各种环境耐腐蚀性能，是比拟先进焊接工艺、支架材料全部采用不锈钢SUS304，外观美观、强度高、整体采用螺栓连接，支

14、架、整机刚性强,而且利于运输安装，抗腐能力强。 B热管承压式太阳能热水器工作原理：真空管吸热-热管传导热-保温水箱-控制系统-用户。价格较高热管承压式太阳能热水器，利用真空管集热，内置 型翅片，把高温环境中热量传给热管、热管迅速将热量传入水箱，特别在多云，辐射强度低情况下，启动传热快。经连续测试，热管式太阳能热水器，日平均热效率高达56%。 传热元件-热管技术参数规格：81520：国内热管生产厂很多，我们对国内所有热管进展检测，按GB/T14812-1993、GB/14813-1993对热管性能和热管寿命进展实验检测，大多有机热管在一、两年后，传热效率明显下降，最后选定无机分子热管美国-MAC

15、BLE公司专利技术，通过美国思坦福研究院SRI长期系统测试，证明其具有卓越传热性能。传热不需工质相变，靠分子热运动、传热快、传热效率高。 承压能力高热管式太阳能热水器水箱，采用2MM厚钢板，弧型封头，CO2自动焊接，承压能力0.6MPa，密封工作压力高达1.2Mpa。选用国际先进化学镀镍技术，外表喷涂到达国际先进水平。集热器可承受自来水压力试验压力最高可达1.2MPa。尺寸符合TB311-74规定， 抗冻、承载能力强热管式太阳能热水器采用热管传热技术，集热管内无水，不会因高寒地区气温过低而冻破集热管，从而影响使用。而且因管中无水，假设一支热管破损，不会影响整机工作，这样热水器使用范围更广。支架

16、材料全部采用不锈钢SUS304，外观美观、强度高、整体采用螺栓连接，支架、整机刚性强而且利于运输安装，抗腐能力强。三太阳能热水器优缺点太阳能热水器分两种，一种是落水式，另一种承压式，应该说承压式技术上更先进一些，真空管里没有水，不会爆裂、也不会结冻，特别适用于高纬度地区。承压式带压运行，上下水靠管道水压，电路控制相对简单，水流也比拟冲。但承压式有一个致命缺点，就是采热片在内桶中触头温度非常高，在北方碱性水地区很容易结垢，影响效能，甚至烧毁，另外价格也相对高一些。落水式是比拟成熟产品，缺点是真空管里走水，有可能夏天有可能爆裂、冬天结冻，需要比拟完备控制电路防止夏天干晒爆裂，冬天太冷结冻。太阳能热

17、水器电路控制非常重要，好智能控制仪表应该具备以下功能：显示水温水量及工作状态显示，水温水位任意设定；自动上水，防空晒干烧，平安自检，水满及缺水自动报警；自动控制电辅助加热， 太阳光能不能满足水温要求时，自动启动电辅助加热。户外管道自动防冻功能，当管道内水温低于4度时，启动电热带，防止管道结冻，实现冬季管道无需排空；异常自动报警，漏电保护等功能。水存贮有一定限量，不能像煤气热水器那样，冬天里洗澡，自己随意想洗多久就洗多久时间。 现在生产太阳能热水器厂家比拟多，价格相差也比拟大，这其中有品牌效应、广告投入、销售本钱方面原因，也有产品生产本钱和效劳本钱方面原因。差太阳能热水器主要在以下方面偷工减料：

18、一是用低价真空管，低价真空管由于镀膜不过关，热效率低，老化快，使用时间短；二是用低价保温材料，太阳能热水器在室外，保温层非常重要，要有一定厚度，但关键还要看质量，好产品用高温恒压发泡聚氨酯保温层，密度高，保温效果好；差产品聚氨酯保温层密度也就是前者一半，保温效果差；三是内外桶金属材料差；四是控制电路简单，电磁阀质量不好。还有：好产品都提供长时间维修效劳，还会为产品上各种意外保险。 小结：对太阳能热水器研究具有代表性，也因为其原理简单，便于我们初次研究。这次研究，我们把平时所学数学知识用来对太阳能热水器倾斜角做出分析，是一次很好实践。我们体验：通过研究性这门课，我们学到了许多以前没接触过东西，真可谓是收益非浅啊！在调查过程中，逐渐学会调查等研究方法，体验了很多经历，对于我们以后走上社会是一种和珍贵收获。