3.4.2 Расчет количества энергии, попадающего на коллектор

Находим площадь зеркала:

(13)

Где – длина зеркала,– ширина зеркала.

Определим площадь горизонтального продольного сечения теплоприемника.

d_ТП = 0,016 м – диаметр ТП, L_ТП = 0,5 м –длина ТП.

Следовательно:

(14)

(15)

Согласно Справочнику по климату годовой приход суммарной солнечной радиации в Мурманской области при реальных условиях облачности составляет около 450 – 550 кВт/м². Это в 1,3 - 1,7 раза ниже, чем в районах средней полосы и юга России. Наибольшая интенсивность солнечной радиации наблюдается в дневные часы в июне-июле и составляет в среднем 0,4 – 0,5 кВт/м². В отдельные дни при определенных условиях облачности, не закрывающей солнечного диска, интенсивность солнечной радиации может достигать 0,9 – 1,0 кВт/м².[7]

(16)

на площадь теплоприемника со стороны солнца приходится:

(17)

Отсюда получаем полное количество энергии, приходящееся на коллектор:

(18)

Энергия, передаваемая воде, рассчитывается по формуле:

(19)

Т_ТП – температура жидкости в ТП;

Т_ОС – температура окружающей среды;

Где, =1,6Вт/ м ² K –коэффициент теплопотерь ТП;

– сумма потерь солнечной радиации, состоящая из:

= 0,9- коэффициент отражения зеркала из нержавейки;

= 0,95- коэффициент управления излучения поверхностью ТП;

= 0,9- поглощающая способность теплоприемника абсорбентом;

= 0,9- пропускная способность стеклянной колбы.

(20)

При заданном расходе G=120кг/ч за один ход, температура, на которую нагревается теплоноситель в ТП, рассчитывается по формуле (14)

Сделаем расчеты по формулам (22,23,24):

Начальная температура Т_ТП = Т_ОС = 20 ^оС,при последующем ее увеличении получим:

(22)

(23)

При заданной температуре определим количество ходов для нагрева теплоносителя на 1^оС:

(24)

Таблица 2. Результаты по формулам (22,23,24).

, 0K	Q,Вт	,0С	N
0	39,84	0,286	3,50
20	36,11	0,259	3,86
50	30,50	0,219	4,56
80	24,89	0,179	5,58
110	19,29	0,138	7,24
140	13,68	0,098	10,20
170	8,07	0,058	17,24
200	2,46	0,018	55,55
213	0	0

Опираясь на проведенные расчеты, построим графики зависимости Q от , и n от .

График 1. Зависимости количества х нагрева теплоносителя на 1 градус n от температуры теплоносителя.

График 2. Зависимость количества передаваемой энергии Q от температуры теплоносителя .

Производительность быстро теряется после нагрева ТП больше 140 ⁰С, на графиках показано, что максимальная температура нагрева ТП распределяется около отметки в 213⁰С.

3.5 Измерение и определение углов позиционирования

Определяем размер сечения фокусной области, где собирается значительная доля солнечной радиации:

(25)

Где = 0,32⁰ видимый угловой диаметр Солнца.

Рис. 3.2.Критический угол.

В последующих расчётах можно пренебречь фокусной областью т.к. размер концентратора мал. Определим критический угол поворота оси луча света касательно концентратора:

(26)

Из расчетов очевидно, сдвиг только на 4.5 градуса уводит фокусную область с поверхности ТП. В результате графического эксперимента при повороте на 3.5 градуса ТП получал меньше 50% энергии, а при 6.13⁰ полностью уходил из области фокусировки концентратора. Угловая скорость Солнца составляет 15⁰ в час. Поэтому на практике используют следящую систему, разворачивающую концентратор перпендикулярно лучам. Данные справедливы для концентратора с фокусным расстоянием 0,1 м. Чем больше фокусное расстояние и меньше сечение теплоносителя, тем меньше будет критический угол наклона. Следящие системы за солнцем коллектор собирает на 20% солнечной радиации больше, чем ориентированный строго на юг. Однако этот выигрыш в производительности не окупает затрат на сооружение следящего устройства. Обычно выгоднее увеличить площадь коллектора на 20%.