1598005370-70491a7283ca3540dddce2de932120e0 (811201), страница 21
Текст из файла (страница 21)
Прницнпиальиаа тепловая схема олиоконтурной СЗС с центральным приемником аиепгяего облучеина (Барству, США, 10 Маз); 1 - центральный прнемг иик; 2- турбнан 3- тепловой аккумулвтор, солермаиый 7 тыс. т гренка и ныне и 000 тыс. л термопнйкога масла; 4 - парогмгоратор системы аккумулнров аив; З - рае- Естественно, такие устройства мнрнтслымгй бмч б - охланитгль кара~ должны слединть за движением ялушеге на верняку системы вккумулнрь ,. Солнца, вращаясь вокруг двух осси. теми аккумулирование теплоты; 0 - рва Требуемую конценрацию можно без ° ератпвные пологреватемч р - леаэратор. труда обеспечить с помощью небольших параболоидов, например диаметром бм, однако онн имеют два сущесвенных недостатка.
Во-первых, для каждого такого отражателя требуется достаточно сложный по конструкции температурный приемник, который размещается в его фокальной области. Во-вторых, для съема энергии с 10-20 тыс. параболоидных отражателей, обеспечивающих привод в действие генератора ложение каждого гелностата. Это можно эффективно осуществить лишь централизованным путем для всех гелиостатов.
Такой способ управления позволяет следить за Солнцем даже при пасмурной погоде. Поскольку стоимость гелиостатов составляет до 80% всей стоимости подсистемы сбора солнечной энергии, то основные усилия при нх разработке направлены на снижение затрат прн сохранении требуемых эксплуатационных качеств. Основная задача состоит в создании максимально экономичных гелностатов и последующим размещении нх в поле отражения таким образом, чтобы свести к минимуму стоимость энергии, обеспечиваемой системой сбора. Примером рассматриваемой установки может служить станция мощностью !0 МВт, построенная в северо-западной части Мексики, вблизи города Эрмосильо, Это засушливый район, где Солнце регулярно светит в течение 95% светлого времени года. Здесь также наблюдается высокая плотность солнечной радиации, достигающая 0,8 - 0,95 кВт/м2 в среднем за солнечный день, кото- ' рыйдлится 10-13 ч.
В рай., ' м »»»а»»»»м ~ оне постоянная нехватка "У~уС воды, и следовательно, во-, да стоит дорого, поэтому в „ качестве рабочего тела для ~ станции был выбран воз- ' лыавы»»» ЯМА» дух как наиболее дешевый, и доступный теплоноси-, тель. Стоимость 1 кВт установленной мощности для та- ". кой станции составляет ' 1800 долл., тогда как для ', обычных топливных станций 200-300 долл. ПрЕИМущсетВО СтаН- Рна 17.
Схема солне пюа т»на»в а»»вабо»оя»»»Ю- цнй башенного типа за- Ва»""»М» "»»Я'»'В'т»Р»'""' ключается в том, что не нужно осуществлять транспортировку рабочей жидкости на большие расстояния от приемника до турбины, однако в них система сбора солнечной радиации оказывается дорогой и недостаточно эффективной. Изза погрешностей в слежении, возможных при наличии большого количества гелиостатов, действительный коэффициент концентрации у термоэлектрогенератора часто составляет 113 расчетного. Как показывает опыт, более перспективными оказываются станции с распределенным приемником энергии. В этих станциях концентраторы, представляющие собой параболоцнлиндрические отражатели, вращают- 7 Заказ 10 с я вокруг одной оси и имеют трубчатые приемники, совмещенные с фокальной линией (рис. !7).
Вращение по одной оси позволяет существенно уменьшить стоимость концентратора прн уменьшении количества получаемой энергии всего на 5% по сравнению с системой слежения, использующей вращение вокруг двух осей. Первой станцией данного типа, стоимость электроэнергии которой сравнима со стоимостью тепловых станций, стала станция, построенная американской фирмой "Луз", основанной в 1979 г, В 1985 г. этой фирмой построена солнечная электростанция в калифорнийской пустыне Мохаве, которая занимает 340 га. Еще на рассвете компьютерная система начинает ориентировать 540 тысяч параболоцилиндрических зеркал, чтобы они могли улавливать свет, Расположенные рядом зеркала поворачиваются за солнцем с восхода до заката. Онн фокусируют солнечные лучи н направляют нх на тонкую трубу из нержавеющей стали с черным покрытием.
По трубе протекает синтетическое масло, которое нагревается до 390' С. Перегретое масло поступает в теплообменники, где отдает свое тепло воде, превращая ее в пар, который приводит в действие турбогенератор, обычного типа, вырабатывающий электроэнергию. Система сбора солнечной радиации истема сбора солнечной радиации станции "Луз" высокоэффективна. Слежение производится по одной , координате вдоль оси, направлен- ной с севера на юг с помощью про- , стой гидродинамической системы. ~фм свяяяе Приемником является нержавею. ;8 яв щая труба с селективным покрыти- ем, Приемник заключен в стеклян.м ную трубку, в которой создается вакуум, что обеспечивает уменьше- ' ч1,, 'ние конвекционных потерь.
Май,ч Солнечные электрические Д '; ~ станции, сооружаемые компанией ~ "Луз", имеют важную особенность; ~,~:ю ..:. " , 'оии используют в работе природ- ~ФЮ ., еайяаь, ный газ для компенсации измене- '1 ния поступления солнечной радна., цнн„т.е. являются гибридными станциями. Концепция гибрида , я . +; и и „м с . "солнечная энергия - природный , газ",оказалась очень удачной, что гяе. Ря. гещеч зай~~ ~ ~,щ„.~, Лузе.'. позволило при очень небольших за- а-леппадень;б-знмываяеяь. тратах получать максимум полез- ной мощности.
Режимы работы станции в летний н зимний день приведены иа рнс.18. Годичное распределение электроэнергии, производимой с помощью солнечной радиации н газа для станции мощностью 80 МВт, представлено на рис.! 9. Как видно из рисунка, 2гЗ элекрознергии станции производится с использованием солнечной радиации. Первая иэ пяти новых установок мощностью 80 МВт начала работать в 1989 году и 1 г,л'и кВт-ч электроэнергии стоил 24 цента. Новые тигле емт ' установки стоят около 1 млрд. долл. и вырабатывают электроэнергию стоимостью меньше 8 центов за кВат!ч. Солнечные станции "Луз" обеспечивают дополнительную электроэнергию прн пиковых нагрузках, особенно летом, когда потребность в элекричестве большая. Рве. 19. Годнчмм распределение зпектроэвергки, проюводнмой с помощью солнечной раднаиии и гата длв ставнин монюостью ОО Мвт. Плоские солнечные коллекторы Плоский солнечный коллекор представляет собой теплообменник, предназначенный для нагрева жидкости или газа за счет солнечной энергии.
Область применения плоских солнечных коллекторов - системы отопления жилых и производственных зданий, горячего водоснабжения, а также энергетические установки с низкокипящим рабочим телом. Ос- новными элементами плоского солнечного коллектора (рис.20) являются: поверхность, нагревающаяся за, счет поглощения солнечной радиа-: ции н передающая теплоту рабоче- .' ' му телу; стекло, подавляющее потери теплоты за счет излучения; теп-, ловая изоляция и корпус.
Совершен- ' ство коллектора определяется его оптическим и тепловым КПД. Оптический КПД 11с показыва-,, ' б с Х 4с ет, какая часть солнечной рэдиации, " ' — "-' Рис. УВ. Плоский солнечный коллектор. достигающей поверхности остекленения коллектора, оказывается по" ную рапнапню; 3 - трубки с теплоиоситеГЛОщЕННОй абСОрбИруЮщЕй ИэпуЧЕ- лем; 3 - стекло; 4 - корпус; б - т«пловвв ние черной поверхностью, и учитывает потери энергии, связанные с поглощением в стекле, отражением и отличием коэффициента теплового излучения абсорбирующей поверхно- сти от единицы.
Для коллектора с однослойным остеклением при нор- мальном падении лучей на его поверхность: т1е = (т ' Й), (1) где т - коэффициент пропускания стекла; а - коэффициент поглощения абсорбирующей излучение поверхности. В том случае, если угол падения лучей отличается от прямого, вводится поправочный коэффициент К, учитывающий увеличение потерь на отражение от стекла н поверхности, поглощающей солнечную радиацию: К = тес !(тес)л, где ти относится к произвольному углу падения лучей.
На рис. 21 приведены графики К = я Ц(1/соз6)-1] для коллекторов с однослойным и двухслойным остекленнем. 1Р Оптический КПД с учетом угла падения лучей, отличного от прямого, яз т1еш К(та)л . (2) (~„„ 13 ' где Б - площадь апертуры коллектора; 1 - интенсивность солнечной радиации. Оптический и тепловой КПД коллектора связаны между собой отно- шением Ялов 13 (4) Тепловые потери Ол характеризуются полным коэффициентом потерь (')лов 3(Т, -Т,) 100 О Оса, йо фр рлр та ((утоли) 1 Рис. 21. Поирааочный коэф$нинент, тчисыааюший обеженно солнечных лГнй от иооораиостн стекла и от черной абсорб нртсошей поаертиостн.
Кроме этих потерь, в коллекторе любой конструкции присутствуют потери теплоты в окружающую среду ()лы, которые учитываются его тепловым КПД. Тепловой КПД равен отношению количества полезной теплоты Ялол, отведенной от коллектора за определенное время, к количеству энергии, поступающей к нему от Солнца за то же время: где Т. - температура черной поверхности, абсорбирующей солнечную радиацию, К; Т» - температура окружающей среды, К. Величина П с достаточной для расчетов точностью может считаться константой.
В этом случае подстановка Я из формулы (5) в (4) приводит к уравнению прямой (1(Т, -Т,) 1 Тепловой КПД коллектора может быть записан также через среднюю температуру протекающего через него теплоносителя: ,„11 т е (7) где Т» = (Ч'ох + Т»ык)/2 - средняя температура теплоносителя; Р' - параметр, обычно называемый " эффективностью коллектора" н характеризующий эффективность переноса теплоты от поверхности; поглощающей солнечное излучение, к теплоноснтелю; зависит от конструкции коллектора и ' имеет значение, слабо зависящее от других факторов; типичные значения параметра Р: 0,8 - 0,9 - для плоских воздушных коллекторов; 0,9 - 0,95- для плоских жидкостных коллекторов; 0,95 - (,О - для вакуумных коллекторов. В ряде случаев удобнее (в практическом отношении) выразить тепловой КПД коллектора через температуру теплоносителя на входе Т.» Ч=Рк Че У 1 В этом случае замена Т, на Т, учитывается коэффициентом Ра, который называется коэффициентом отвода теплоты.
В общем виде формула для теплового КПД коллектора может быть записана в виде где 1, если Т = Т», Р= ~ Р',еслиТ=Т,, Рк, если Т = Т... На графике ц = г ((Т вЂ” Т )/ 1] прямая, соответствующая уравнению (9), при Т = Т, отсекает на оси ординат отрезок Рц» = Р(та)» н имеет наклон, соответствующий РП (рис. 22). $01 Величины Р(то)а н РБ используются при определении характеристик системы солнечного теплоснабжения и в принципе могут быть рассчитаны теоретически.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
