_{Тлеуов А.Х.}

_{Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии}

_{Использование энергии солнечного излучения}

Астана 2006

Министерство сельского хозяйства Республики Казахстан

Казахский государственный агротехнический университет

им. С. Сейфуллина

УДК 621.47

ББК 31.(5 каз)

Тлеуов Асхат Халилович

Учебное пособие составлено в соответствии с требованиями (вузовский компонент) к обязательному минимуму содержания и уровню подготовки дипломированного специалиста по циклу «СД» ГОС высшего профессионального образования по специальностям: 2101 – Электрические станции; 2102 – Энергетические сети и системы; 2104 – Электроснабжение (по отраслям); 2105 – Электрификация и автоматизация с.х.; 2201 – Тепловые электрические станции.

В учебное пособие включены основные типовые задачи по расчету систем солнечного теплоснабжения, необходимые теоретические обоснования, задание и указания по выполнению курсовой работы.

Представленные в учебном пособии теоретические и практические материалы могут быть использованы для дистанционной формы обучения.

Рецензенты: Гоценко Н.А. д.т.н., профессор Евразийского университета им. Гумилева; Бабко А.Н., к.т.н., доцент КазАУ им.С.Сейфуллина.

Рассмотрено и одобрено к изданию на заседании учебно-методического совета Казахского государственного агротехнического университета им. С. Сейфуллина протокол № 7 от 17.02.2006 г.

Астана 2006

ОГЛАВЛЕНИЕ

I. Рабочая программа............................................................................	4
1.1. Цели и задачи дисциплины, ее место в учебном процессе...	4
1.2. Содержание дисциплины ........................................................
II. Практические занятия.......................................................................	9
Тема 1. Определение времени истинного солнечного полдня…	9
Тема 2.Расчет склонения Солнца, часового угла и продолжительности светового дня.......................................................................	12
Тема 3.Расчет изменения плотности потока солнечного излучения в течение суток на горизонтальную поверхность...............	18
Тема 4.Расчет диффузной солнечной радиации на горизонтальную поверхность.............................................................................	31
Тема 5.Расчет среднемесячного потока солнечной радиации на наклонную поверхность по методу Луи-Джордана...........................	34
Тема 6. Часовые значения солнечной радиации на горизонтальную и наклонную поверхности.....................................................	39
Тема 7.Расчет оптимального угла наклона КСЭ в течение года..	45
Тема 8.Расчет степени замещения тепловой нагрузки объекта по f-методу.............................................................................................	50
Тема 9.Определение времени эффективной работы СТС …………	57
III. Структура курсовой работы «Расчет систем солнечного теплоснабжения и горячего водоснабжения»...........................................	60
Приложение А. Варианты задания…………………………………...	62

I. Рабочая программа

1.1. Цели и задачи дисциплины, ее место в учебном процессе

Цель дисциплины – овладение будущими специалистами теоретическими и практическими навыками по эффективному использованию нетрадиционных и возобновляемых источников энергии в народном хозяйстве Республики Казахстан.

В результате изучения дисциплины студент обязан:

• овладеть основными научными принципами получения энергии при помощи нетрадиционных методов;

• знать устройство, принцип работы и основы эксплуатации установок нетрадиционных и возобновляемых источников энергии;

• овладеть методами проектирования установок нетрадиционных и возобновляемых источников энергии;

• методами оценки технико-экономического и народно-хозяйственного значения использования установок нетрадиционных и возобновляемых источников энергии.

При изучении НВИЭ необходимы знания по следующим дисциплинам:

Высшая математика; Физика; Теоретические основы электротехники; Электрические машины; Автоматизированный электропривод; Электроснабжение; Теплотехника; Электрическое освещение и облучение; Электротехнология; Информатика и вычислительная техника.

Студент должен знать:

1. принципы преобразования энергии нетрадиционных и возобновляемых источников в тепловую, механическую и электрическую энергии;

2. конструкцию, работу и основы эксплуатации энергетического оборудования возобновляемых источников энергии;

3. методы проектирования оборудования и установок по преобразованию энергии от возобновляемых источников в другие виды энергии;

Должен уметь:

• решать практические задачи, связанные с проектированием установок нетрадиционных и возобновляемых источников энергии;

• разрабатывать и правильно оформлять техническую и проектную документацию на установки возобновляемых источников энергии;

• определять экономическую эффективность технических решений по использованию возобновляемых источников энергии;

• проводить оценку ресурсов возобновляемых источников энергии.

1.2. Содержание дисциплины

Введение

Лекция 1. О влиянии климата и его изменений на развитие человечества.

Основы использования возобновляемых источников энергии. Основные понятия и определения. Научные принципы использования возобновляемых источников энергии. Технические проблемы использования возобновляемых источников энергии. Социально-экономические последствия развития энергетики на возобновляемых источниках энергии.

Модуль 1( Солнечная энергия)

Лекционные занятия

Лекция 2. Солнечное излучение. Космическое солнечное излучение. Спектральное распределение прямой солнечной радиации. Составляющие излучения. Суммарная, прямая и диффузная радиация. Геометрия Земли и Солнца. Расположение приемника относительно Солнца. Влияние земной атмосферы.

Лекция 3. Оценки солнечной энергии. Приборы для измерения радиации. Мера облученности. Доля потока излучения. Влияние угла наклона приемника. Анализ результатов измерений радиации сетью метеостанций Казахстана.

Лекция 4. Преобразование солнечной энергии в теплоту, работу и электричество. Системы солнечного теплоснабжения и горячего водоснабжения. Жидкостные и воздушные системы (общие положения).

Солнечные системы для получения электроэнергии.

Лекция 5. Коллекторы солнечной энергии, устройство, принцип работы, типы. Концентраторы солнечной энергии.

Теория расчета плоских коллекторов солнечной энергии. Солнечная радиация, поглощаемая пластиной коллектора. Тепловые потери. Факторы эффективности. Методы повышения эффективности коллекторов солнечной энергии.

Лекция 6. Применение солнечной энергии. Подогреватели воздуха. Зерносушилки. Водяной пар и воздух. Содержание влаги в сельскохозяйственных культурах. Энергетический баланс и температура просушки. Солнечные отопительные системы. Пассивные солнечные системы. Активные солнечные системы. Охлаждение воздуха. Опреснение воды. Солнечные пруды.

Лекция 7. Фотоэлектрическая генерация. Основные понятия и определения. Конструкция солнечных элементов. Основные технические требования. Типы и конструкции фотоэлементов. Материалы для фотоэлементов. Вспомогательные системы.