- •Казанский государственный архитектурно-строительный университет Кафедра теплоэнергетики Солнечные устройства и установки для систем теплоснабжения
- •Введение
- •1. Перспективы развития солнечной энергетики
- •2.Теоретические основы процессов распространения солнечной радиации
- •2.1. Интенсивность солнечного излучения на поверхности земли
- •2.2. Собирание солнечной энергии
- •3. Устройства для поглощения солнечной радиации
- •3. 1. Плоские солнечные коллекторы.
- •3.4. Параболические концентраторы
- •4. Установки по преобразованию солнечной энергии
- •4.1. Паросиловые установки
- •4.2. Солнечные бассейны, или пруды
- •5. Конструирование установок солнечного горячего водоснабжения
- •6. Определение экономической целесообразности применения установки солнечного горячего водоснабжения
- •6.1. Расчет годового (сезонного) кпд я суммарного количества теплоты, выработанной установкой солнечного горячего водоснабжения
- •6.2. Расчет интенсивности солнечной радиации
- •Приложение 1
- •Приложение 2 Расчет установок солнечного горячего водоснабжения
- •Расчет интенсивности солнечной радиации
- •Пример расчета
- •Приложение 3 Задание для задачи по расчету тепловой части солнечного коллектора
- •Список литературы
Приложение 1
Прим. 1 Численный расчет тепловой части солнечного коллектора (задание в прил. 2)
Рассмотрим пример расчета солнечного коллектора, схема которого показана на рис.4, по основным тепловым величинам со следующими исходными данными:
1) объемный расход воды с плотностью и теплоемкостью
2) площадь поглощающей пластины
3) площадь поверхности змеевика
Рис.12 Солнечный коллектор
4)Скорость воды в змеевике
5) мощность поглощаемой энергии пластиной
6) температура на входе в коллектор в начальный момент работы ( с учетом температуры в баке аккумуляторе ) составляет
7) коэффициент теплопроводности воды
8) вязкость воды ;
9) критерий Прандтля 10) критерий Рейнольдса
11) критерий Нуссельта
12) коэффициент теплоотдачи внутри труб от воды к стенке змеевика
1З) коэффициент теплопроводности изоляции с толщиной
14) коэффициент теплопроводности стекла ^ с толщиной
15) приведенная степень черноты стекла
16) расстояние между поглощающей пластиной и покрытием Последующие покрытия устанавливаются с шагом
17) средняя температура по поверхности изоляции и на поверхности труб ( на расстоянии R от черной поверхности);
18) температура окружающего воздуха (атмосферного)
19) коэффициент теплоотдачи с учетом ветра и лучеиспускания
Количество теплоты, передаваемое от изоляции
Средняя температура на поверхности изоляции
где t – средняя температура поглощающей пластины.
Количество теплоты, проходящее через изоляцию
Уравнение теплообмена
- температура воды на выходе и на входе в коллектор соответственно ,С
или
Общий баланс тепла:
Где ,
После выяснения располагаемого количества тепла и подсчетастановиться ясно, что t не может быть равен 400С, так как 0,77х40=30,80С, то есть почти дает нуль с , чего не может быть.
Ясно, что t не может быть и 50 град.С, так как тогда 418,2 х 8.5=3554,7 Вт, что больше располагаемого тепла 1600 Вт
Зададим
тогда
Температура на выходе из коллектора
, то есть нагрев при получается только на 2,15 град.С. Можно все уточнить (но не на много) при второй интерации.
После второй итерации
, то есть нагрев составил 2,186 град С.
Если поток тепла составит тогда t= 46,580С
,то есть нагрев составит 5,80С.
Последовательно ставить второй коллектор нет смысла, так как поверхность и велики , а отсюда
при медленном движении жидкости с
=400 BT,
или
, следовательно, второй коллектор ставить бесполезно, при , так как у первого коллектора хватает поверхности, чтобы выйти на
Примем
Тогда баланс получится
Так как была принята то
Нагрев
Примечания:
1) При необходимости иметь большой расход ставят несколько коллекторов, работающих параллельно при каждый.
2)Возможно нагрев производится лентами: одновременно выпускается нагретая «стоящая» в трубках вода и впускается новая порция, которая стоит некоторое время, пока не нагреется от Солнца.