solncemetod
.pdf
Індекси "р" і "с" вказують, що фізичні властивості вибирають за температурою рідини і стінки відповідно. Значення цих температур приймаються попередньо з наступним уточненням. Питома витрата рідини на одиницю площі сонячного колектора
g = G , кг/(м2.с)
A
де G − масова витрата рідини, кг/с.
Коефіцієнт відведення тепла від колектора FR, який є відношенням фактичної корисної енергії до корисної енергії при умові, що температура всієї поглинальної пластини дорівнює температурі рідини на вході у сонячний колектор
|
|
g c |
|
|
|
|
k |
F ′ |
|
F |
= |
|
p |
1 |
− EXP |
− |
|
сум |
, |
|
|
|
|
||||||
R |
|
kсум |
|
|
|
|
|
g cp |
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
де c p − теплоємність рідини (теплоносія), Дж/ (кг К).
Поглинальна здатність сонячного колектора:
(τα ) = |
τ α |
|
|
, |
|
|
||
|
1 − (1 − α ) ρd |
|
де τ − пропускна здатність системи прозорих покриттів;
α− спрямована поглинальна здатність адсорбуючої поверхні колектора;
ρd − дифузна відбиваюча здатність, для скляного покриття вона приймає
значення: 0,16, 0,24, 0,29, 0,32 відповідно для одного, двох, трьох та чотирьох шарів.
Відношення потоку прямої сонячної радіації, що надходить по нормалі на нахилену поверхню, до потоку радіації, яка надходить на горизонтальну поверхню
R = COS(ϕ − β ) COS(δ ) COS(ω )+ SIN(ϕ − β ) SIN(δ ) ,
COS(ϕ ) COS(δ ) COS(ω )+ SIN(ϕ ) SIN(δ )
де ω − годинний кут.
Годинний кут дорівнює нулю у сонячний полудень, кожна година відповідає 15° довготи, при цьому значення годинного кута до полудня вважається
21
від'ємним, а після полудня – додатнім. Годинний кут для горизонтальної поверхні визначається
ω = ARCCOS(− tg (ϕ ) tg (δ )).
Для вертикальної поверхні
ω = ARCCOS(− tg (ϕ − β ) tg (δ ))
де β − кут установки геліоколектора (для досягнення максимальної
ефективності в літній період, кут нахилу має складати 25–35о, для сонячного колектора, який експлуатується цілий рік, кут нахилу повинен складати 40–60о. Під кутом 90о встановлюють колектори, робота яких розрахована на зимовий період, зокрема для систем опалення), ϕ − широта місцевості,
δ − кут схилення.
Величина R визначається для кожної години окремо, за її допомогою виконуються перерахунки густини потоку випромінювання, що надходить на горизонтальну поверхню, на густину потоку, що надходить на нахилену поверхню сонячного колектора – НгR, Вт/м2.
5. Знаходимо показники сонячних колекторів:
Теплові втрати колектора у навколишнє середовище, які приведені до 1м2 його площі
q = k (T − T ), Вт/м2 |
|
сум пл |
a |
Корисне тепло, що передасться робочому тілу і, яке віднесено до 1м2 площі абсорбера:
qкор = FR [H Г R (τα )− kсум (TT 1 − Ta )], Вт/м2
Коефіцієнт корисної дії (ККД) сонячного колектора за поточну годину
ηГ = qкор .
H Г R
ККД сонячного колектора за добу визначають після завершення всіх обчислень для кожної години
22
η= ∑qкор
Д∑( H Г R)
6.Виконуємо уточнення температури поглинальної пластини. Алгоритм процедури уточнення такий:
середня температура рідини
|
|
|
|
qкор |
|
|
F |
|
T |
= T |
+ |
|
|
1 |
− |
R |
|
|
|
|||||||
T ,ср |
T 1 |
|
|
kсум FR |
|
|
F ′ |
|
|
|
|
|
|
||||
середня температура поглинальної пластини |
|
|
|
|||||
T = T |
+ |
|
q |
A |
|
|
||
|
кор |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
||
пл |
T ,ср |
|
|
|
|
|
b |
|
α p ,1 π di |
l |
|
|
|
|||
|
s |
||
де b − ширина активної частини пластини, м. |
|
|
|
Якщо знайдене значення Тпл відрізняється від попередньо прийнятого більше ніж на 3%, розрахунок за пунктами 3, 4, 5 повторюється. Визначення температури пластини виконується тільки для умов, що стосуються середини світового дня.
Температура стінки трубки може бути прийнята такою:
Tc = 0,5 (Tпл + TT ,cp )
23
Вихідні дані за варіантом:
М – номер варіанту; ϕ = 50 − M ; 4
День: 31− M . Місяць: |
M 2 (для непарних варіантів округлення до цілого). |
||||||
Кількість покриттів |
z = 2 |
(для |
парних варіантів); z = 3 (для |
|
непарних |
||
варіантів), |
|
|
|
|
|
|
|
Нижня і бокова ізоляція: δ = 45 , мм λ = 0,025 Вт/(м2.К); |
|
|
|||||
Ширина: 0,6 м; |
|
|
|
|
|
|
|
Довжина: 1,5м; |
|
|
|
|
|
|
|
Витрата води: G = 25 − M , кг/с. |
|
|
|
|
|
||
Загальні характеристики колектора: |
|
|
|
|
|||
ступінь чорноти абсорбера ε пл = 0,95 ; |
|
|
|
|
|||
ступінь чорноти прозорого покриття ε c = 0,87 ; |
|
|
|
|
|||
пропускна здатність прозорого покриття τ = 0,88 ; |
|
|
|
||||
поглинальна здатність абсорбера α = 0,95; |
|
|
|
|
|||
теплопровідність та товщина ребра відповідно λ |
p |
= 380 Вт/(м.К), δ |
p |
= 0,001 м |
|||
|
|
|
|
|
|
||
теплопровідність зварного шва λшв = 120 Вт/(м.К), |
|
|
|
||||
крок розміщення труб s = 0,2 |
м, зовнішній |
діаметр труби d = 0,01 м, |
|||||
внутрішній діаметр труби di |
= 0,008 м |
|
|
|
|
||
температура теплоносія на вході до колектора ТТ1 = 30-М °С. |
|
|
|||||
Необхідно розрахувати: |
|
|
|
|
|
|
|
–інтенсивність сонячної радіації, що надходить на площину сонячного колектора;
–коефіцієнт теплопередачі до втрат тепла сонячним колектором;
–тепловий потік, що отримує робоча рідина сонячного колектора;
–коефіцієнт корисної дії колектора у динаміці та середньодобовий ККД.
24
Перелік використаної літератури:
1.A. Kerschberger Transparente Wärmedämmung zur Gebäudeheizung Bauök-Papiere 56 Institut für Bauökonomie, Universität Stuttgart, 1994.
2.Обозов А.Дж., Ботпаев Р.М Возобновляемые источники энергии: учебное пособие для вузов / А.Дж. Обозов, Р.М. Ботпаев – Бишкек, 2010г. – 224 с.
3.Андерсон Б. Солнечная энергия (основы строительного проектирования) Пер. с англ. А.Р. Анисимова, Москва Стройиздат, 1982. – 155-237с.
4.Rockendorf G., Sillman R. «Solare Freibadbeheizung», 2001.
5.Мак-Вейг Применение солнечной энергии. М.: Энергоиздат, 1981. – 216 с.
6.Buderus, Документация по проектированию. Гелиотехника Logasol для горячего водоснабжения и поддержания отопления. Издание 04/2006.
А6.01.1
Перелік рекомендованої літератури:
1.Жд.Даффи, У. Бекман Основы солнечной теплоэнергетики. Пер. с англ.: Учебно-справочное руководство / Жд.Даффи, У. Бекман – Долгопрудный: Издательский Дом «Интеллект», 2013. – 888 с.
2.С.О. Кудря Нетрадиційні та відновлювані джерела енергії. – Київ.: НТУУ «КПІ» ВПІ ВПК «Політехніка», 2012. – 315 с.
3.Н.М. Мхитарян Гелиоэнергетика: системы, технологии, применение. – Киев.: «Наукова думка», 2002. – 315 с.
25
ДОДАТОК А
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ УКРАЇНИ КИЇВСЬКИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ
КАФЕДРА ВІДНОВЛЮВАНИХ ДЖЕРЕЛ ЕНЕРГІЇ
Номер залікової книжки:
____________________
РОЗРАХУНКОВА РОБОТА
з дисципліни “Сонячна теплоенергетика”
Виконав студент: гр. ЕД-31 Петренко М.В.
Перевірив: асист. каф. ВДЕ Вишневська Ю.П.
КИЇВ 2015
26
ДОДАТОК Б
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ УКРАЇНИ «КИЇВСЬКИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ»
Кафедра відновлюваних джерел енергії Напрям підготовки 6.050701 «Електротехніка та електротехнології»
Спеціальність 7.05070107 та 8.05070107 «Нетрадиційні та відновлювані джерела енергії»
З А В Д А Н Н Я
до розрахункової роботи
з курсу «Сонячна теплоенергетика»
студентові___________________________________________________________________
(прізвище, ім’я, по батькові)
1.Тема роботи «_______________________________________________
_________________________________________________________________»
2.Термін здачі студентом РР «____»________________20____р.
3.Початкові дані до РР:____________________________________________________
_____________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________
4. Дата видачі завдання «____»______________20____р.
Керівник __________________ (Вишневська Ю.П.)
(підпис)
Завдання до виконання прийняв студент __________________ (_____________)
(підпис)
27