Abstract: in this paper, through analysis and calculation, support heat exchanger on the common flat plate solar collectors were strength checking calculation method, detailed the total load, calculation of strength, deflection, can help the designer to make use of this method were analyzed.

关键词：平板太阳能   支架   强度  校核  

Keywords: solar stent strength plate

目前太阳能项目设计中，很多设备的使用和安装已经超越暖通和给排水的范围，很多牵涉到钢结构、流体力学、电气等专业，在专业技术能力不足的情况下，设计人员参照经验的做法很多，由于项目内容千变万化，但是详细的理论分析可以给项目带来更可靠的安全保障，我们以东莞市人民医院（红楼门诊部）太阳能项目为例对工程项目进行分析作为参考。该项目平板太阳能集热器支架采用40×40×4热镀锌角钢制作，制作方式见下图，现对其强度进行校核分析如下：

集热器支架及安装侧视图

1、固定荷载

G_单=G_M(为组件质量)+G_K(支撑等质量)

=35KG+（14.5KG+1.5KG）

=51KG≈500N

式中：平板集热器组件重量35KG（单块集热器）；支架14.5 KG、介质1.5 KG。

2、风荷载

作用在集热器上的风荷载标准值按下式计算：

3、总荷载（本方案中不考虑积雪荷重和地震荷重）

总荷载＝G_单+W＝500N+4944N＝5444N

 1、承重杆强度校核

1.1、 弯曲应力

1.2、 弯曲应力复核

1.3 受弯挠度

经上述校核得知：集热器承重杆的强度能满足需要。

2 集热器支撑杆的强度复核

2.1 压曲荷载

单根支撑杆荷载计算

单块集热器由四根用40×40×4热镀锌角钢制作的支撑杆固定在承重结构上，每根支撑杆的荷载：5444N÷4＝1361N。

支撑杆的压曲荷载计算

压曲荷重根据欧拉公式计算：

P＝n×π²× E×I／L²＝4×3.14²×2.1×10¹¹×4.6×10^-8／0.615²≈1007270N

式中P——压曲荷载；

I——为钢的截面惯矩,可在型钢表中查得4.6×10^-8m⁴；

N——由两端的支撑条件决定的系数，（杆两端绞支选1，两端固定选4）；

E——材料的纵向弹性系数取2.1×10¹¹N/m²；

L——轴长0.615m（参考下图中最不利615mm长）；

压曲荷载复核

由于P＝1007270N，大于单根支撑杆的荷载1361N，所以是安全的。

2.2 拉伸强度

单根支撑杆拉伸荷载计算

当集热器遭受北风时，支撑杆产生拉伸作用。在认为荷载均布在四根支撑杆上时，单根支撑杆的拉伸荷载：5444N÷4＝1361N。

单根支撑杆拉伸应力计算

拉伸应力σ＝P／A＝1361÷3.09≈440.45N/cm²

式中：p——单根支撑杆拉伸荷载；

A——截面积（cm² )  在上述表中查得A=3.09cm²

拉伸强度复核

在上述“钢材的容许应力表”中查得：Q235的轴向应力为14000N/cm²，大于单根支撑杆的拉伸应力σ＝440.45N，所以是安全的。

经上述校核得知：集热器支架的强度能满足需要，支架所选择的材料和制作方式是安全可靠的，能保证使用要求。

参考文献：

刘鸿文编，材料力学（第4版）(I、II)，高等教育出版社，2004 

GB50009-2012，建筑结构荷载规范

上海化学工业设计院石油化工设备设计组，钢架设计手册，1972

周水兴，路桥施工手册 ，人民交通出版社，2001

来源：《中国太阳能工程》  作者：广东拓斯达科技股份有限公司李俊