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1、太阳能热水器自动除尘装置 一、发明背景和选题确定： 我们的家乡四川省西昌市日照充足，太阳辐射强。 年平均 日照 2423.1 小时，占可照时数的55% ，家家户户都安装了太阳 能热水器。但是听大人们说太阳能热水器用一段时间后效果 就不大好了，我们通过实地观察，知道了原因：原来是热水 器的集热管经过日晒雨淋，灰尘积存在上面，导致集热效果 下降。自己清洗虽然可行，但比较麻烦，请人的话还得花不 少钱。于是我们决定发明一个能自动清洗太阳能集热管的装 置。 二、项目目的、设计思路和原理： 在科技班老师的帮助指导下，我们设计了几个方案，都是 将太阳能热水器加水时信号管溢出的水储存于一个横卧于太 阳能集热管
2、上的水槽里，水槽下面打上孔，并粘贴一排用于 集热管除尘的毛巾，通过水箱上下移动，达到清洗集热管的 效果。 方案一（见附件图一） ：我们开始的设计是改装闭门器的 方法来使水箱上下移动，我们先在太阳能的支架上加装了一 根角钢，角钢上连接闭门器的一端，闭门器的另一端连接水 槽，当水槽装满水时向下滑动，水槽中的水流尽时水槽在闭 门器的带动下上移，这样一来一回达到清洗目的。经过试验 我们发现，由于闭门器半经加长后，往回拉的力量太小，不 足以带动水槽移动，失败了。 方案二（见附件图二） ：我们在太阳能热水器的支架上加 装了一个轮轴，用一根管子作传动轴，平行于太阳能水箱安 装在支架上，两个大轮分别安装在轴的
3、两端，一个小轮安装 在轴的中间（大传动轮的直径是小传动轮的两倍）。两个大传 动轮分别用钢绳连接一个横卧于太阳能集热管上的水槽两 端，水槽下面打上孔，并在底部粘贴一排用于集热管除尘的 毛巾；小传动轮用钢绳连接一个配重物体。用一个三通将太 阳能热水器加水时溢出的大部分水储存在水槽中，当水槽重 量大于配重物体时，水槽在重力的作用下开始下滑，除尘毛 巾开始清洁集热管；当水槽运行到集热管的下端，水箱中的 水流尽时，配重物体在重力的作用下向下运动，带动水槽上 行，毛巾再次清洁集热管。这样，每加一次水就清洗一次集 热管，集热效果会大大提高。 三、项目实践及改进过程： 在实践中我们发现， 这个方案能较好解决水
4、槽上下移动的 问题，但由于用的是钢丝连接水槽，要解决水槽移动时左右 摆动的问题，于是我们在支架上安装了角钢作为导轨，控制 水槽的摆动。 为了达到更好的清洁效果，我们想到将毛巾改成贴合于集 热管的海绵，增加清洁面积，于是我们买来海绵，在上面刻 出半圆的凹槽，把它粘贴在水槽的底部，让它包住集热管。 这样一来，问题又出来了，海绵增加了摩擦力，让水槽需要 很大的力量才能下滑，我们又想到在海绵上再缝上毛巾，减 小摩擦力。 为了使水槽能有足够的动力顺利滑到底部后再上移，需要 让水槽中的水达到一定重量后再下滑，我们在支架上部又安 装了一根平行于传动轴的支架，并在上面增加了一块强磁铁， 来保证水箱中的水足够多
5、。 我们先用砝码进行调试，经过不断试验， 水槽终于能上下 移动了。这时，配重物体的重量大概是6公斤，水槽里的砝码 约为 15公斤。接着我们在水箱中加水进行试验，也成功了。 另外，我们还用一块清洁的玻璃和一块脏的玻璃进行了温 度的对比试验，我们在它们下面放了两支温度计，初始温度 都为 16摄氏度，在太阳下暴晒15分钟后，清洁玻璃下的温度 上升了 4.5 摄氏度，脏玻璃下的温度只上升了3.5 摄氏度。这 个实验进一步说明灰尘能影响玻璃的吸热。 四、 项目创新 本项目采用非能动技术控制水箱上下移动，没有使用额外 的能源，既环保又清洁。 五、 项目查新情况 我们在 google 中输入：“太阳能热水器
6、除尘” 、 “集热管除 尘”等关键词， 这方面的发明有几个，但和我们的都有区别。 其中一个发明利用了加水时溢出的水，但他的设计只是将溢 出的水直接喷在集热管上，随着水往下流动，由于集热管是 圆形的，水就偏离了管子，清洁效果很不理想。 项目获得四川省第26届科创大赛一等奖后， 老师帮我们到 专利机构进行了查新，没有发现和我们项目相同的设计。 六、我们的分工： 由于我们的设计制作起来比较复杂，在制作过程中， 老师 和家长都参与了部分工作，家长主要帮我们都买材料，老师 协助我们完成方案设计，并在制作过程中帮助我们完善设计， 还帮助我们完成焊接支架、焊接水槽等工作。我们三人的分 工是：冷宇立负责画图，王乐锜和许文劲负责进行试验中的 数据记录，我们三人共同完成了水槽体积计算、水槽模型制 作、装水的重力测试等工作。 七、进一步完善项目的设想 我们的项目还有许多需要改进的地方，比如海绵的老化问 题，钢绳的生锈问题，小孔的堵塞问题等等。另外，由于时 间的关系，我们还没来得及真正用太阳能热水器测试具体的 热能提升效果。我们还希望加装一个装置以便在家里就能比 较精确地控制水箱进水时间。有时间的话，我们会继续试验。 我们希望通过我们的项目提高太阳能的利用率，让人们更 多地使用太阳能，让我们的城市更环保、更绿色。 附件：图一 图二