Диссертация (1141603), страница 11
Текст из файла (страница 11)
Кроме того расчеты показали, что оптимальныйгидравлический режим, необходимый для обеспечения всех вышеописанныхусловий в разработанной системе трубопроводов, может создать даже самыймаломощный циркуляционный насос. Также в ходе исследований былоустановлено, что использование нескольких меандрообразных трубок повыситэффективность плоского солнечного коллектора.67 Выводы по главе 2В главе 2 было проведено исследование потенциала солнечной энергетики вВосточной Сибири на основе данных различных метеостанций России, NASA иГонконгской обсерватории за последние 30 лет.
В результате данногоисследования был сделан вывод, что благодаря солнечным коллекторамнаибольшее количество тепловой энергии в Восточной Сибири можно получить впериод с марта по октябрь, однако максимального эффекта от использованияэнергии солнца в данном регионе можно достичь в период с марта по май.Именно в эти месяцы среднее суммарное значение солнечной энергии, падающейна оптимально ориентированную поверхность достигло максимальных значений.ОсновнымВосточнойрезультатомСибирибылоисследованияполучениеклиматическогоисходныхданных,потенциалакоторыебудутиспользоваться во всех дальнейших расчетах.Было проведено исследование влияния конструктивных особенностейплоского солнечного коллектора на эффективность его работы.
В результатеданного исследования было установлено, что увеличение толщины тыльнойтеплоизоляции, а также двойной светопрозрачный слой позволит плоскомусолнечному коллектору получить максимальное значение КПД в климатическихзонах, приближенных к Крайнему Северу, таких как Восточная Сибирь, за счетзначительного снижения тепловых потерь. Двойное остекление позволитсущественно снизить полный коэффициент тепловых потерь.
При этомоптический КПД солнечного коллектора снизится не более, чем на 10%.Благодаря математическому моделированию распределения температурытеплоносителя в направлении потока удалось доказать, что при увеличении длинытепловоспринимающихтрубтемпературатеплоносителянавыходеизгелиоустановки возрастает. Из этого следует, что скорость нагрева теплоносителяувеличится. Также было установлено, что удлиненные тепловоспринимающиетрубки позволят снизить финансовые затраты на изготовление плоскогосолнечного коллектора путем снижения количества фитингов.68 В ходе гидравлического анализа было установлено, что меандрообразнаяформа каналов теплоносителя позволит разместить в корпусе коллекторатрубопровод, длина которого будет в 2,5 раза больше корпуса коллектора, приэтом разделив поток теплоносителя на шесть каналов, удалось получитьдостаточно низкое гидравлическое сопротивление для того, чтобы его преодолелциркуляционный насос минимальной мощности.
Кроме того данное решениепозволит повысить коэффициент теплоотдачи от трубы к теплоносителю за счетувеличения мощности циркуляционного насоса с минимальными финансовымизатратами.Такжебылоустановлено,чтоувеличениеколичестватепловоспринимающих трубок увеличивает эффективность плоского солнечногоколлектора за счет того, что у каждой из трубок будет свое прямое ребро,меньшее по размеру, чем ширина корпуса коллектора.Все вышеописанные технические решения были применены при разработкеновой модели плоского жидкостного солнечного коллектора. Данная модельдолжна продемонстрировать эффективную работу в климатических условияхВосточной Сибири и будет подробно описана в главе 3.69 Глава 3. РАЗРАБОТКА НОВОЙ МОДЕЛИ ПЛОСКОГО ЖИДКОСТНОГОСОЛНЕЧНОГО КОЛЛЕКТОРА И МЕТОДИЧЕСКОГО ПОДХОДАИССЛЕДОВАНИЙ В ГИДРОДИНАМИЧЕСКИХ СИСТЕМАХСОЛНЕЧНЫХ КОЛЛЕКТОРОВ С ЭФФЕКТИВНЫМТЕПЛОМАССОПЕРЕНОСОМ3.1 Разработка новой модели плоского жидкостного солнечного коллектораПрименив результаты исследования и технические решения, описанные впредыдущей главе, а также приняв во внимание другие методы улучшенияэффективности коллектора, описанных в разделе 1.4, была произведенаразработка новой модели плоского жидкостного солнечного коллектора,обладающей новыми гидродинамическими и термодинамическими параметрами.Данные технические решения позволят максимально эффективно использоватьустройство в климатических зонах, приравненных к Крайнему Северу, таких какВосточная Сибирь.В данной главе будут приведены описание, расчеты и техническиехарактеристики разработанного солнечного коллектора.Рисунок 3.1 - Плоский жидкостный солнечный коллектор SUN 170 На рисунке 3.1 представлен солнечный коллектор SUN 1 (Solar UNit 1) [9295], разработанный в ООО «Инновационный центр «Энергоэффективность» набазе ФГБОУ ВО "ИРНИТУ", относится к типу плоских жидкостных солнечныхколлекторов.
Он имеет простую конструкцию и относительно малый вес посравнению со многими типами коллекторов. По техническому исполнению оченьнапоминает коллектор «Сокол», но имеет ряд особенностей. Описание будетвестись согласно рисунку 3.2.Рисунок 3.2 - Солнечный коллектор SUN 1 в разрезе: 1 - стеклопакет; 2 деревянные штапики; 3 - стальной лучепоглощающий лист; 4 - гребенка; 5 медные трубки; 6 - фольга; 7 - утеплитель; 8 - корпус из фанеры; 9 –выходныепатрубкиКорпус (8) солнечного коллектора SUN 1 выполнен из фанеры, покрытойантикоррозионной мастикой. Задняя стенка также сделана из фанеры и крепится ккорпусу рояльной петлей, что позволяет открывать и закрывать дверцусолнечного коллектора при необходимости ремонта и техобслуживания.
Фанерабыла выбрана в качестве материала корпуса опытного образца по причине того,что данный материал более прост в обработке. В заводской модели планируетсяиспользовать алюминиевый корпус.Поверхность солнечного коллектора представляет собой светопрозрачнуюизоляцию из двойного стекла (1), которая закреплена деревянными штапиками(2).
Под стеклом находится воспринимающая поверхность или абсорбер (3). Он71 представляет собой металлический лист, покрытый черной эмалью. Как былодоказано в главе 2 двойной светопрозрачный слой сокращает тепловые потериSUN 1 через переднюю часть коллектора.Под листом находятся медные тепловоспринимающие трубы (5) сдиаметром условного прохода 10 мм, по которым течет теплоноситель (вода илиантифриз).
Они имеют меандрообразную форму, что позволяет вместить в корпусколлектора со стандартными размерами трубки большей длины, что в своюочередь позволит теплоносителю дольше находиться под воздействием тепловогоизлучения и ускорить нагревание теплоносителя, а также снизить финансовыезатраты за счет снижения количества медных фитингов. Медные трубыприсоединяются к медно-латунным гребенкам (4) с диаметром условного прохода20 мм. Изобретение имеет четыре выходных патрубка (9), что позволяетиспользовать разные варианты подключения к системе теплоснабжения, а такжепозволяет осуществить как последовательное, так и параллельное подключениенескольких коллекторовВнутренние стенки коллектора SUN 1 покрыты отражающим слоем (6), каки лицевая сторона утеплителя. В качестве данного слоя используетсяалюминиевая фольга.
Как упоминалось в разделе 1.4, основным свойством фольгиявляется способность отражать тепло. За счет этого в коллекторе сниженытеплопотери через боковые и заднюю стенки, вызванные тепловым излучениемзмеевика, а также улучшено теплопоглощение трубок.Утеплителем (7) в данном устройстве является поропласт, разработанный вФГБОУ ВО "ИРНИТУ" на кафедре строительных конструкций [96]. Данныйпоропласт может вставляться в коллектор уже сформированным в твердом виде,либо заливаться во внутрь устройства в жидком виде, а затем, застывая,принимать нужную форму. Теплопроводность λ данного утеплителя составляет0,036 Вт/м·К, что гораздо ниже, чем у многих известных утеплителей.
Толщинаслоя утеплителя в данном коллекторе больше, чем у аналогов, что позволитснизить теплопотери через заднюю стенку коллектора.72 На солнечный коллектор SUN 1 получен патент на полезную модель [97].Данный коллектор установлен на специально сконструированный испытательныйстенд (Рисунок 3.3).Рисунок 3.3 - Испытательный стенд солнечных коллекторовДля испытания новой модели солнечного коллектора был проведенэксперимент, основная суть которого заключается в сравнении SUN 1 с другимсолнечными коллекторами в климатических условиях Восточной Сибири наиспытательном стенде.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
