制作太阳能灶过程和材料

【专家解说】：　　太阳灶制作 　　太阳灶的灶体是太阳灶最重要的组成部分。它可以用有机的、无机的，金属的或者非金属材料制作。目前，我国所拥有的大阳灶，绝大多数是菱苦土灶体、水泥砂浆或铸铁灶体。而其它材料的灶体却由于种种原因没有得到广泛应用。 在农村批量生产太阳灶，可以采用菱苦土或水泥砂浆制作灶体。步骤是这样的： 1．制作模型。为了保证太阳能灶灶体的凹面是旋转抛物面，灶体应该在具有抛物面凸面的模型上制作。模型表面的旋转抛物面形状是用有抛物线刃口的刮板刊出来的。 刮板一般用金属板制做。首先在坐标纸上精确地画出焦距为750或800毫米的抛物线，抛物线的横坐标一般取1200毫米左右。然后在钢板上画出同样的，抛物线，切割出刮板的凹形刃口，经过仔细打磨并与坐标纸上的抛物线进行比对，最后固定在一条金属轴上，一方面使它的因形刃口与坐标纸上的抛物线贴合，同时，轴的中心线与坐标纸上的抛物线的纵坐标重合。需要强调的是，制作刮板是保证太阳灶质量最关键的一步，必须认真仔细。 太阳灶模型一般用混凝土制做。模型表面用具有抛物线刃口的刮板竣转刮制而成。具体做法是：在地面上画出一个直径为2.4厘米（假定我们准备生产的太阳灶，其截光面积为2平方米〕的圆，周围用砖或石头砌成20厘米高的墙、中间填土夯实，同时在土里埋好用于支撑刮板轴的支架，在突起的土堆上面糊5厘米厚的草泥，待草泥基本干燥后、上面覆盖50毫米厚的100号混凝土，架好刮板，使其刃口与混凝土表面之间有15至20毫米的间隙，随后在混凝土上抹150号水泥砂浆，旋转刮板把砂浆刮匀，然后用泥刀赶压。在砂浆表面上还需要上一层素灰浆。上浆前把刮板提起少许，擦净刃口上的沙粒，调整刮板，使其刃口距离砂浆表面大约5毫米，待砂浆表面略干，在砂浆表面浇一层素灰浆。具体做法是：把素灰浆浇到刮板的根部(也就是凸模的顶部〕，在均匀而缓慢地转动刮板的同时，轻轻敲打刮板，使灰浆顺畅地流到摸型的边缘。模型上浇满灰浆后，提起刮板，对摸型进行养护。养护时间一般需要10至15天，在浇灰浆的过程中，由于刮板的振动，可能会在模型表面形成径向型波纹。养护完毕，需要用砂纸模型表面上的波纹轻轻磨光，以保证模型表面光滑。 2．画线及制作围框。太阳灶的模型表面就是一个旋转抛物面凸面，制作太阳灶的灶体只需要这个表面的一部分。在不同地区，根据对太阳灶功能的不同要求，太阳灶灶体可能设计成不同形状和大小。这就需要根据设计在模型表面画出太阳灶灶体的轮廓线。在太阳灶设计中，一般只给出灶体的投影形状，那么，在模型上画灶体的实际轮廓线的时候，就需要使轮廓线在地面上的投影尽可能接近设计的形状、大小。同时，要在模型上标出预埋件和开孔的位置。太阳灶灶体的中部需要预留一个长方形孔，以适应太阳灶进行仰角角调节的需要。孔的宽度一般为50毫米、长度应该与太阳灶仰角调节的角度相适应。如果根据设计需要在灶件内配筋，也应该画出配筋走向。 由于模型的表面为光滑的凸面，制作灶体的材料是水泥砂浆或菱苦土，因而需要按照轮廓线制作围框。围框一般用扁铁或角铁制作，高度为30至50毫米。 3．捣制灶体。水泥砂浆灶体一般刷成溥壳加肋结构。薄壳部分厚度15至20毫米，边缘及肋部分厚度为30至40毫米。加肋部分需配筋，薄壳部分需加玻璃纤维。 菱苦土灶体所需材料主要为氧化美、氯化镁，它们之间的比例大约为4比3，还可以加入8%一10%的锯末、15%一18%的细绵沙，或者其他填充物。此外为了保证灶体有足够的强度；开减少脆裂，还需加入0.3%一0.5％左右的磷酸三钠作为增强剂。在配料时，氧化镁溶液的浓度应该根据气湿的高低掌握在26至28波美度，气温低时浓度高一些。 捣制灶体的过程是这样的：首先在凸模上薄薄地抹上一层废机油（或铺上一层塑料薄膜，注意把严重折叠的部分剪开〕把围框、预埋件、预留孔木块定好位置，布好筋，就可以将搅拌均匀的料撒在围框内，用白木板均匀、拍实，然后在表面苦上薄膜就可以进入养护阶段。菱苦土材料需要养护3天，水泥砂浆需要养护7天，然后就可以起摸。灶体起模后，凹面朝上；下面适当地垫上支撑物，继续养护10至15天，便可以粘贴反光材料。 一个合格的灶体，应当形状规整、尺寸准确、薄厚均白、没有斑疤和裂纹，轻轻敲击时声音清脆，从各个方向搬动时都不发生变形。 4．粘贴反光材料。太阳能灶反光材料可以用2最毫米厚的镀铝玻璃镜片，也可以用镀铝聚酯薄膜。用玻璃镜片时，需要裁成40毫米见方的小块。粘结剂可以是乳胶或乳化沥青。用镀铝薄膜时，以把它裁成100毫米宽的条，直接粘贴。薄膜背后的压敏就是粘结剂。 粘贴反光材料之前，需要把灶体的凹表面上可能存在的小孔填平，打磨光滑，擦去粉尘。在粘贴反光材料的时候，镜片之间要均匀过渡、镜片与灶体间要紧密贴合，以保证反光材料表面尽可能接近旋转抛物面。在粘贴镜片过程中，应该使粘结剂挤满镜片之间的缝隙。贴完镜片以后，需要在太阳灶整个反光表面撒上一些干燥水泥(或氧化镁粉)，均匀涂抹，使水泥(或氧化镁粉)填入镜片之间不可避免的缝隙中。 　　太阳能灶的应用及原理详情 　　太阳能灶的镜面设计，大都采用旋转抛物面的聚光原理。在数学上若抛物线绕主轴旋转一周，所得的面，即称为“旋转抛物面”。若有一束平行光沿主轴射向这个抛物面，遇到抛物面的反光，则光线都会集中反射到 定点的位置，于是形成聚光，或叫“聚焦”作用。作为太阳灶使用，要求在锅底形成一个焦面，才能达到加热的目的。换言之，它并不要求严格地将阳光聚集到一个点上，而是要求一定的焦面。确定了焦面之后，我们就不难研究聚光器的聚光比，它是决定聚光式太阳灶的功率和效率的重要因素。聚光比K可用公式求得：K=采光面积/焦面面积。采光面积是指太阳灶在使用时反射镜面阳光的有效投影面积。根据我国推广太阳灶的经验，设计一个700～1200瓦功率的聚光式太阳灶，通常采光面积约为1．5～2.0平方米。个别大型蒸汽太阳灶也是聚光式太阳灶，但其采光面积较大，有的要在5平方米以上。 旋转抛物面聚光镜是按照阳光从主轴线方向入射，所以往往在通过焦点上的锅具时会留下一个阴影，这就要减少阳光的反射，直接影响太阳灶的功率。目前，我国大部分太阳灶的设计均采用了偏轴聚焦原理。 聚光式太阳灶除采用旋转抛物面反射镜外，还有将抛物面分割成若干段的反射镜，光学上称之为菲涅耳镜，也有把菲涅耳镜做成连续的螺旋式反光带片，俗称“蚊香式太阳灶”。这类灶型都是可折叠的便携式太阳灶。 聚光式太阳灶的镜面，有用玻璃整体热弯成型，也有用普通玻璃镜片碎块粘贴在设计好的底板上，或者用高反光率的镀铝涤纶薄膜裱糊在底板上。底板可用水泥制成，或用铁皮、钙塑材料等加工成型。也可直接用铝板抛光并涂以防氧化剂制成反光镜。聚光式太阳灶的架体用金属管材弯制，锅架高度应适中要便于操作，镜面仰角可灵活调节。为了移动方便，也可在架底安装两个小轮，但必须保证灶体的稳定性。在有风的地方，太阳灶要能抗风不倒。可在锅底部位加装防风罩，以减少锅底因受风的影响而功率下降。有的太阳灶装有自动跟踪 太阳的跟踪器，但是一般认为这只会增加整灶的造价。中国农村推广的一些聚光式太阳灶。大部分为水泥壳体加玻璃镜面，造价低，便于就地制作，但不利于工业化生产和运输。