Диссертация (1141603), страница 15
Текст из файла (страница 15)
На эффективностьколлектора в разной степени влияют абсолютно все переменные из выражения97 (1.16). Самое большое влияние оказывает полный коэффициент тепловых потерьUL,сеговозрастаниемуменьшаетсяиэффективность.Пографику,представленному на рисунке 4.11 заметно, что данная зависимость имеетпрактически линейный вид.Коэффициент эффективности коллектораF'0,810,800,790,780,770,76Кривая эфективностисолнечногоколлектора0,750,740,73Линейная (Криваяэфективностисолнечногоколлектора)0,720,710,702,002,503,003,504,004,50Полный коэффициент тепловых потерь, Вт/м2∙град.Рисунок 4.11 - График зависимости эффективности коллектора от полногокоэффициента теплопотерьКонструкция коллектора, описанная постоянными величинами, такжеоказывает влияние, но не такое существенное.Из данного расчета можно сделать вывод, что эффективность плоскогосолнечного коллектора возрастает с увеличением числа прозрачных покрытий, атакже она уменьшается с увеличением скорости ветра на улице.4.2.4 Коэффициент отвода тепла в солнечном коллекторе SUN 1Зная значения эффективности солнечного коллектора SUN 1, можнорассчитать коэффициент отвода тепла FR по формуле (1.26).Результаты расчета сведены в таблицу 2.6 приложения 2.98 Среднее значение коэффициента отвода тепла в солнечном коллекторе SUN1 составило 0,744.
Условие, упомянутое в разделе 1.3.3 и говорящее о том, что FRне бывает больше F', выполняется во всех случаях. В каждом из 39 замеров FRполучился меньше F'. Как видно из таблицы 2.6 приложения 2 в большей степеникоэффициент отвода тепла зависит от эффективности коллектора. Однако в ходерасчетов также удалось установить, что при понижении расхода теплоносителя иповышении UL, значение коэффициента отвода тепла понижается.4.2.5 Полная полезная энергия и COP солнечного коллектора SUN 1Как видно и выражения (1.27), полная полезная энергия плоскогосолнечного коллектора QU рассчитывается в функции температуры жидкости навходе в коллектор T . Представление QU в таком виде весьма удобно приисследовании солнечных энергоустановок, т.к.
температура теплоносителя навходе в коллектор практически всегда известна. Однако, следует учесть, чтопотери, вычисленные при T , весьма малы, т.к. тепло теряется по всей длинеколлектора, а температура жидкости непрерывно увеличивается. Для этого ивводится коэффициент отвода тепла FR, который выступает в качестве поправки.При расчете полной полезной энергии также необходимо учесть, что частьсолнечного излучения теряется при прохождении светопрозрачного слоя. Этаособенность была описана в разделе 1.2.1. Данные потери солнечного излученияучитываются при помощи оптического КПД ηопт., который рассчитывается поформуле (1.29).В связи с этим, после измерения солнечной активности, необходимо внестипоправку как и показано в формуле (2.1).
Благодаря [69], выяснив значения αчерной матовой краски 0,90 и τ однокамерного стеклопакета 0,8, стало известно,что оптический КПД солнечного коллектора SUN 1 ηопт = 0,72.Зная значение QU, можно найти значение COP солнечного коллектора SUN1 по формуле (2.1).99 Результаты расчета сведены в таблицу 2.7 приложения 2.Среднее значение полной полезной энергии QU за все время исследованийсоставило 319,65 Вт, при средней измеренной энергии, падающей на поверхностьколлектора, Eg = 676,47 Вт и среднем значении энергии, падающей наповерхность листа, S= 487,06 Вт. Из формулы (1.28) видно, что значение QUзависит от всех переменных практически в равной степени.Среднее значение COP солнечного коллектора SUN 1 составил 0,65 или 65%.На величину COP оказывает существенное значение параметр S, повлиятьна который можно лишь повысив оптический КПД коллектора.
Однако эта мераповышает COP лишь на 1-3 %.Как уже упоминалось в главе 2 с увеличением числа светопрозрачныхпокрытий COP солнечного коллектора повышается, однако оптический КПДпонижается. На значение COP также влияет температура на входе в коллектор.Чем выше T , тем ниже COP солнечного коллектора.
Поэтому для поддержаниявысоких значений QU и COP необходимо, чтобы Tбыла как можно ниже.По формуле (4.1) можно рассчитать полную полезную энергию любогоплоского солнечного коллектора, зная его COP и ηопт.QU= A∙Eg∙ηопт∙COP(4.1)4.2.6 Температура теплоносителя на выходе из коллектора SUN 1Для вычисления температуры жидкости на выходе из коллектора tовоспользуемся формулой (2.6). Длина трубы солнечного коллектора SUN 1 2 м.Результатысведемдостоверностиврасчетатаблицув2.8даннойприложениятаблице2.имеетсяДлядоказательстваколонкаизмереннойтемпературы на выходе из солнечного коллектора.
Параметр S здесь приведен сучетом оптического КПД.100 Сравнивая рассчитанную tои измеренную установлено, что разницамежду ними составляет не более 5 %. Скорее всего это связано с погрешностьюрасчетов и измерительных приборов.Как видно из таблицы 2.8 приложения 2, tозависит от расходатеплоносителя m, а именно с уменьшением расхода увеличивается температура навыходе из коллектора. Зависимость степени нагрева жидкости от расходаизвестна уже давно. Однако основной целью данного расчета является описаниезависимости температуры теплоносителя на выходе из коллектора от длинытрубок. Рассмотрим случаи с использованием трубок длиной 1, 2 и 4 м. Дляудобства анализа используем таблицу 4.9.Таблица 4.9 - Расчет температуры на выходе из коллектора SUN 1 при разныхдлинах трубы№поз.Дата замера12345678910111213141516171819202119.06.1220.06.1221.06.1222.06.1230.06.1203.07.1209.07.1212.07.1213.07.1231.07.1211.08.1206.10.1227.10.1228.12.1212.01.1331.01.1309.02.1321.02.1324.03.1330.03.1305.04.13 Энергия, падающаяна единицуповерхностилучепоглощающеголиста S, Вт91,8158,3349,5387,6519,8692,8362,3108,3604,2304,8714,7586,9149,5473,5516,0669,2672,6699,8709,2250,7636,3 Расходтеплоносителяm, кг/ч342,00342,00342,00172,80118,80172,80342,00342,00118,80172,80342,00342,00342,00342,00342,00342,00342,00342,00172,80172,80118,80Длина трубы L, м/Температуратеплоносителя на выходе изколлектораt о , оС124,6527,8840,3732,2832,3231,0530,4831,8531,0130,5035,0521,083,08-8,04-1,82-3,53-8,335,5819,8111,5618,04224,7027,9640,5432,6633,0331,7130,6631,9031,8230,7935,3921,363,16-7,77-1,55-3,17-7,965,9620,5211,8218,98424,7928,1340,8833,4134,4633,0231,0132,0133,4431,3836,0821,923,32-7,25-1,00-2,44-7,216,7121,9412,3520,85101 Продолжение таблицы 4.9 22232425262728293031323334353637383910.04.1327.04.1325.05.1328.05.1322.06.1305.07.1316.07.1323.07.1313.05.1510.06.1513.06.1516.06.1520.06.1527.06.1530.06.1501.07.1508.08.1512.08.15501,8424,9512,0423,9231,2571,089,1527,0576,0577,7463,5621,4665,1665,9666,6667,3611,991,3342,00342,00342,00342,00342,00342,00342,00172,80342,00342,00342,00342,00342,00342,00342,00342,00342,00172,8015,7619,7238,5524,1132,7126,6926,6542,2027,1843,9742,0236,2959,5145,1254,3053,5256,8830,1916,5220,3739,2924,7533,0527,5626,7843,7028,0044,7942,6837,1560,4346,0855,2154,4657,7030,4716,0119,9438,7924,3332,8226,9826,6942,7027,4544,2542,2436,5859,8245,4454,6153,8357,1530,29Таблица 4.9 демонстрирует, что с увеличением L возрастает и температуражидкости на выходе из коллектора SUN 1 при прочих равных условиях.
При этомстоит обратить внимание, что при меньшем расходе жидкости наблюдаетсябольший рост температуры с увеличением длины трубы. Для наглядностирассмотрим позиции 6 и 11 из таблицы 4.9. Заметно, что при практически равныхзначениях солнечной энергии в позиции 6 с расходом 172,8 кг/ч разница междузначениями tозначительно выше, чем в позиции 11 с расходом 342,00 кг/ч.Также более существенный рост температуры наблюдается с возрастаниемS. Рассмотрим позиции 19 и 20 из таблицы 4.9.
При одинаковых расходах впримере 19 со значением S = 709,2 Вт разница между температурами tобольше,чем в примере 20 при S= 250,7 Вт. На рисунке 4.12 представлен графикзависимости tоот S и m при различных длинах труб на примере позиций 3-11.102 Температура на выходе из коллктора, оС40,0038,0036,00Длина трубы коллектора 1 мДлина трубы коллектора 2 м34,00Длина трубы коллектора 4 м32,0030,00342,00172,80118,80172,80342,00342,00118,80172,80342,00349,5387,6519,8692,8362,3108,3604,2304,8714,7Расход теплоносителя m, кг/ч / Энергия, падающая на единицу поверхности S, ВтРисунок 4.12 - График зависимости температуры теплоносителя на выходе из коллектора SUN 1 от энергии,падающей на единицу поверхности и расхода теплоносителя при различных длинах труб103 4.2.7 КПД солнечного коллектора SUN 1КПД солнечного коллектора SUN 1 можно рассчитать, воспользовавшисьформулой (1.28).
Результаты расчета сведены в таблицу 2.9 приложения 2.Из формулы (1.28) видно, что КПД солнечного коллектора в большейстепени зависит от его оптического КПД. Как уже упоминалось в главе 2 η неможет быть больше ηопт.. Также видно, что КПД сильно зависит от солнечногоизлучения.Среднее значение КПД солнечного коллектора SUN 1 составил 0,61 или 61%. КПД многих плоских солнечных коллекторов варьируется от 50 до 75 %,следовательно КПД солнечного коллектора SUN 1 имеет среднее значение.Расчеты всех термодинамических параметров солнечного коллектора SUN1, представленные в приложении 2, были сведены в сводную таблицу 4.10.104 Таблица 4.10 - Сводная таблица результатов расчета термодинамических параметров и КПД солнечного коллектора SUN 1Коэффициенттеплопроводностичерезнижнюючастьколлектора Ub, Вт/м2∙град.4КоэффициенттеплопроводностичерезверхнюючастьколлектораUt, Вт/ м2∙град.5Полныйк-ттеплопроводностиUL, Вт/м2∙град.Эффективностьпрямогоребрапрямоугольногопрофиля, FК-ттеплоотдачи отстенкитрубыжидкости, hfoiКоэффициентэффективностиколлектора, FКоэффициентотводатепла FRОптическийКПДПолнаяполезнаяэнергияQu, ВтCOPКПД67891011121314№поз.ДатазамераЭнергия,падающая наединицуповерхности S, Вт123119.06.201291,802,522,790,797586,950,780,7855,140,600,54220.06.2012158,332,562,830,795609,230,780,78101,760,640,58345621.06.201222.06.201230.06.201203.07.2012349,49387,65519,84692,783,363,403,563,933,633,673,834,200,7540,7520,7450,728729,04656,44636,08838,160,740,740,730,720,740,730,720,71220,51260,23351,42480,020,630,670,680,690,600,640,640,677809.07.201212.07.2012362,30108,293,383,693,653,960,7530,739776,94873,870,740,730,740,73248,4239,020,690,360,650,34913.07.2012604,154,014,280,725726,770,710,70387,900,640,621031.07.2012304,853,533,800,747749,130,740,73202,360,660,63111213141511.08.201206.10.201227.10.201228.12.201212.01.2013714,67586,94149,47473,47516,023,544,032,392,212,673,814,302,662,482,940,7460,7240,8050,8150,789914,301047,50509,95506,40545,570,740,720,790,800,770,730,710,790,800,77486,77404,3598,74346,44361,960,680,690,660,730,700,650,680,590,650,64 0,27 0,72105 Продолжение таблицы 4.1011617181920212223231.01.201309.02.201321.02.201324.03.201330.03.201305.04.201310.04.201327.04.20133669,24672,55699,84709,20250,70636,26501,77424,872425262728293031323334353637383925.05.201328.05.201322.06.201305.07.201316.07.201323.07.201313.05.201510.06.201513.06.201516.06.201520.06.201527.06.201530.06.201501.07.201508.08.201512.08.2015Средниезначения511,99423,94231,19571,0389,06527,04576,00577,73463,46621,36665,14665,86666,58667,30611,8691,30487,0640,270,2752,342,202,363,172,682,773,032,8962,612,472,633,442,953,043,303,1670,8080,8150,8070,7630,7890,7840,7700,7788560,62520,81518,79525,09497,42480,22674,76703,5090,790,800,790,750,770,770,760,77100,790,800,790,740,770,760,760,763,533,143,592,912,874,083,863,693,744,003,793,474,173,534,242,713,803,413,863,183,144,354,133,964,014,274,063,744,443,804,512,980,7460,7650,7440,7770,7790,7220,7310,7390,7370,7250,7340,7490,7180,7460,7150,787867,64653,57900,19671,75599,12798,11919,97846,05772,95878,62835,97883,19867,62698,63725,50490,210,740,750,740,760,760,710,720,730,730,720,730,740,710,730,700,770,730,750,730,760,760,700,720,730,720,710,720,740,710,730,700,763,303,570,759707,610,750,74110,720,7212502,51514,33516,23489,08166,46449,57357,72299,05130,750,760,740,690,660,710,710,70140,670,680,660,650,600,640,670,65347,37305,10144,95414,7137,69335,37367,24374,42292,20415,72439,98422,65388,73417,94375,6146,750,680,720,630,730,420,640,640,650,630,670,610,630,580,630,610,510,650,680,600,680,380,620,620,630,610,660,600,610,580,600,620,46319,650,650,61106 Выводы по главе 4В данной главе было экспериментально и инструментально подтвержденопреимущество двойного остекления, увеличенной толщины тыльной изоляции и,самое главное, была подтверждена эффективность меандрообразной формытепловоспринимающихтрубок.Благодарятехническимнововведениямсолнечный коллектор SUN 1 показал хорошие результаты в испытаниях и всравнении с коллектором "Сокол", особенно это заметно в зимний и переходныйпериоды.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
