
- •Запорізька державна інженерна академія
- •Методичні вказівки до курсової роботи
- •1. Загальні вказівки і вимоги до оформлення курсового проекту.
- •2 Зміст курсового проекту
- •3 Постановка задачі
- •4 Розрахунки комбінованої системи і порівняння з альтернативними варіантами Порядок розрахунку.
- •4.1 Розрахунок величини сумарного надходження сонячної радіації за місяцями робочого терміну
- •4.2 Розрахунок густини потоку сонячної радіації за місяцями робочого терміну.
- •4.3 Розрахунок площі колектора в системі без тн
- •4.3 Розрахунок температур води на вході в колектор комбінованої системи і температури випарника тн.
- •4.4 Розрахунок холодопродуктивності тн і затрат енергії компресором, вибір устаткування
- •4.5 Розрахунки затрат і порівняння альтернативних систем гарячого водопостачання
- •Література
- •Додаток б
- •Розрахунок капітальних витрат на впровадження системи сонячного гарячого водопостачання
4.2 Розрахунок густини потоку сонячної радіації за місяцями робочого терміну.
Наступна
величина, яку необхідно розрахувати -
густина потоку сонячної радіації Iа,
Вт/м2.
Для її знаходження потрібно знати
величину
,
розрахунок якої був описаний в попередньому
пункті, і число годин сонячного сяяння
для кожного розрахункового місяця.
Величина густини потоку сонячної
радіації розраховується по формулі:
(4.10)
Приклад розрахунку представлений в таблиці 4.1.
Таблиця 4.1 Дані для розрахунку Iа
Параметри місцевості
|
Місяць року |
||||||
квітень |
травень |
червень |
липень |
серпень |
вересень |
жовтень |
|
Сумарна сонячна радіація, МДж/(м2×міс) |
616,47 |
701,87 |
847,87 |
867,85 |
726,37 |
601,77 |
413,81 |
Середньомісячна температура зовнішнього повітря Та, оС |
13,5 |
17,8 |
21,1 |
26,6 |
24,9 |
19,8 |
12,9 |
Тривалість сонячного сяяння, год/міс |
202,8 |
232,1 |
300,0 |
366,4 |
321,1 |
297,3 |
233,4 |
Сумарна сонячна радіація Iа, Вт/м2 |
844,4 |
840 |
785,1 |
657,9 |
628,4 |
562,3 |
492,5 |
4.3 Розрахунок площі колектора в системі без тн
На цьому етапі можна визначити необхідну площу колекторів звичайної ССТ (без теплового насоса) по наступній формулі [5]:
(4.11)
де Iа – густина потоку сумарної сонячної радіації, Вт/м2;
μск – ефективність СК;
- теплова
потужність сонячної системи гарячого
водопостачання, Вт, яка розраховується
по формулі:
=
,
де
- кількість діб у даному місяці;
109 – коефіцієнт переводу ГДж у Дж.
Ефективність СК залежить від температури рідини на його вході Ti і середньомісячної температури зовнішнього повітря Та, а також від сумарної сонячної радіації Iа і визначається спеціальною номограмою [6], яка зображена на рис. 4.2, або по формулі:
ηск = FR (τα)n – FRUL (Ti – Tа)/IT, (4.12)
При умові UL = const залежність ККД колектора від параметра (T1 – To.с.)/IT лінійна, кутовий коефіцієнт прямої дорівнюється - FR UL.
(τα)n називають оптичним ККД колектора (ηо).
Апроксимація лінії ефективності, наприклад, для односкляних СК з неселективним поглинаючим покриттям, показує, що ефективність можна виразити наступним лінійним рівнянням:
ηск = 0,75 – 6,8×(Ti - Та)/ Iа (4.13)
Можна сказати, що параметри цього рівняння є паспортними даними колектора і фірма-виготівник сонячних колекторів зобов'язана провести випробування колекторів і надати покупцю значення цих параметрів. Перший з них – це добуток оптичного ККД колектора і коефіцієнта відведення теплоти від колектора FR, (в рівнянні 4.13 цей добуток рівний 0,75), що характеризує максимальне вироблення теплоти колектором, коли температура рідини на вході в колектор Тi рівна температурі зовнішнього повітря Та. Другий параметр – це добуток повного коефіцієнту теплових втрат UL і коефіцієнта відведення теплоти від колектора FR, (в рівнянні 4.13 – 6,8). Обоє ці параметри дані для кожного варіанту у таблиці 2.2.
Рис. 4.2 Ефективність сонячних колекторів різних типів:
вакуумний колектор; 2. двохстекольний селективний; 3. двохстекольний неселективний; 4. одностекольний селективний; 5. одностекольний неселективний.
Якщо в контурі геліосистеми є теплообмінник у баці акумуляторі, як це показано на рис. 3.2б, то для врахування його впливу на теплообмін треба помножити ηск на коефіцієнт 0,97.
Деякі труднощі при розрахунку геліосистем виникають при визначенні температури води на вході у колектор Ті. Як показала практика, схеми, у яких в колектор безпосередньо надходить холодна водопровідна вода, є неефективними. Прагнення інтенсифікувати теплообмін призвело до виникнення схем з проміжним контуром (рис. 3.2). У такій схемі температура теплоносія на вході у колектор дорівнюється температурі у нижній частині баку-акумулятора. Математична модель для визначення температури баку і результати обчислень наведені у [3]. При заданих у курсовому проекті значеннях Тх.в. = 15С і Тг.в. = 50˚С цю температуру можна прийняти рівною 35˚С.
Таким чином, розрахувавши ηск по рівнянню (4.12) (у загальному випадку по рівнянню (4.13)), згідно формули (4.11) знаходимо площі колектора для двох найхолоднішим місяців – квітня і жовтня, і вибираємо найбільшу.