1598005380-0559a554b30469b1dfce4c2a23370a37 (811203), страница 16
Текст из файла (страница 16)
Это обстоятельство значительно усложняет эксплуатацию, особенно при использовании вместо воды специальных, как правило, дорогостоящих теплоносителей. В коллекторе "Дженерал Электрик'* (поз.!1. А) опорожнение контура при повреждении колб исключено, поскольку теплоноситель находится не в колбе, а в специальном металлическом устройстве. Последнее представляет собой медное цилиндрическое ребро с ььобразной трубкой, одно из колен которой припаяно к ребру с внутренней стороны по всей его длине и служит для отвода теплоносителя из колбы. Наружный диаметр ребра соответствует внутреннему диаметру колбы.
Трубка, подводящая теплоноситель в глубь колбы, не прикреплена к ребру и расположена вдоль оси колбы. Высокая эксплуатационная надежность СТВК "Дженерал Электрик" достигается ценой ухудшения КПД по сравнению с коллектором *'Оуэн Иллинойс" из-за контакта между стеклянной трубкой и ребром, переноса теплоты по ребру к отводящей трубе, теплопроводности стенки отводящей трубки. Разность температур поглощающей поверхности и теплоносителя в коллекторах типа "Дженерал Электрик" может достигать 30 оС [31). Коллекторы типа '*Дженерал Электрик" выпускаются также японской фирмой "Нитто Коки". Для уменьшения контактного термического сопротивления и повышения КПД трубчатого вакуумированного коллектора могут быть использованы теплопроводяшие пласты [! 2).
В этой работе предложенная конструкция коллектора (поз П. Б) предполагает отвод теплоты из колбы с помощью тепловой трубы, помещенной в колбу. При этом зазор между стеклянной трубкой и наружной поверхностью тепловой трубы заполнен теплопроводящей пастой. В работе [31) изучены возможности упрощения гидравлического тракта коллекторных сборок на основе вакуумированных стеклянных колб. В предложенных конструктивных вариантах (поз. 1Б, 1В, 1Г) открытые концы колб присоединены с помощью муфт к гидравлическому коллектору сборки, по которому протекает теплоноситель (вода). В вариантах 1Б и ГВ гидравлический коллектор перегорожен медной 74 пластин иной, ширина которой равна диаметру муфты.
Если в варианте 1В перегара о--дка не выходит за пределы муфты, то в варианте ГБ перегородка ка удлинена на 200 мм в глубь колбы, длина которой составляет 1 32 м. По сравнению с вариантом 1В (короткие перегородки) в варианте ГБ в циркуляцию вовлекается жидкость, находящаяся в колбе на б льшей глубине. Однако в этом варианте имеет место большее больш гидравлическое сопротивление и соответственно большие затраты энергии на перекачку. В варианте П" перегородки нет совсем н отвод теплоты из колбы осуществляется путем естественной конвекции воды в объеме колбы. Испытания показали, что среднее значение перегрева стенки поглошающей трубы даже в варианте без перегородок (1Г) невелико — менее 10 оС.
Поэтому с теплотехнической точки зрения все упрощенные варианты гидравлического тракта (1Б, 1В, 1Г) вполне приемлемы. Однако все они имеют весьма существенный недостаток, заключающийся в том, что ни одну из колб невозможно опорожнить в процессе эксплуатации. Это обстоятельство практически исключает возможность применения таких конструкций по крайней мере в умеренных широтах. Как уже указывалось, для отвода теплоты из коллектора с металлическим теплоприемником необходимо из вакуумированного пространства, ограниченного стеклянной оболочкой, вывести металлические трубки для подвода или отвода теплоносителя, и, следовательно, необходимо вакуумно-плотное соединение (спай) металла со стеклом.
Наружный диаметр и длина внешней стеклянной трубы коллекторов такого типа, выпускаемых за рубежом на продажу, находятся в пределах соответственно 65 ... 100 мм и 1 ... 2,4 м. Так, в коллекторе "Корнинг Кортек" с и-образной трубкой для теплоносителя (вариант БТА, рис. 3.4) эти размеры составляют 102 мм и 2,29 м, а в коллекторе "Санно" с прямотоком (вариант!ПГ) — 100 мм и 2,05 м [19, 22[.
В поряд. ке эксперимента фирма "Корнинг Кортек" США изготовила коллектор подобного типа со стеклянной трубой диаметром 300 мм и длиной до 8 м [21[. Для отвода теплоты из СТВК типа "металл-стекло" используют также, тепловые трубы. К достоинствам тепловой трубы следует отнести: высокую эффективность передачи теплоты; так называемый диодный эффект, т.е. перенос теплоты только в одном направлении (от испарителя к конденсатору) и, как следствие, отсутствие тепловых потерь в "темное время" суток; стойкость к тепловому удару. За рубежом трубчатые вакуумированные коллекторы типа "металл- стекло" с тепловыми трубами производятся фирмами "Филипс" в Нидерландах (табл. 3.5), '*Термомакс" в Ирландии, "Финка" в Италии, "Ниппон Электрик", ' Гласе", "Санно" в Японии. 75 2.5.
Харвжмр СтВК(щ1 В Е(24,25) Показатель Марка коннектора Чуй 15! ЧТР 261 Стекдяннвя труба: наружный диаметр, мм, таящина стенки, мм пропускатеяьная способность вакуум, Па Гепер 65 1,2 0,91 16-1 Вакуумно-надыленный барий и щ материал седектнвное покрытие Стань ЧеРный кабанье на меди 0,92 0,04... 0,06 50 1,56 димегидпропан 1,6 Х)0 Окясь кобальта с попадаем введи 6„92 пагдощнощвя способнощь щепень черноты (при 96 аС) ширина, мм длингь мм Рабочая жидкость Масса трубы, кг Равновесная температура (в конденсаторе), оС Расчетный срок службы, яет 0,96 Изобутан 10 76 Трубчатые вакуумированные коллекторы обычно имеют отражатель с целью использования всей 'площади поглощающей поверхности. Применяются как диффузные, так и зеркальные отражатели различной формы.
Последние обеспечивают более высокий оптический КПД коллекторной сборки, чем диффузные отражатели при том же расстоянии между трубками. Однако диффузные отражатели (которые можно изготовить окрашиванием металлического листа белой краской) относительно более долговечны и требуют значительно меньших затрат на материалы и изготовление по сравнению с зеркальными отражателями. Характеристики СТВК на основе стеклянных колб типа сосуда Дьюара с диффузными отражателями изучались в работах [16, 23, 30]. Оптический КПД таких коллекторов зависит от гео* Сетрических размеров сборки, а именно, от расстояния между осями коллекторных трубок тч и расстояния от оси трубки до отражателя ь, а также от оптических характеристик коллектора — поглощательной способности селективного поглощающего покрытия в солнечном спектре отражательной способности отражателя ясс и пропускательной способности внешней стеклянной трубки Г.
Экспериментальные и расчетные результаты в работах [16, 23, 30] показывают, что в случае плоского диффузного отражателя и при расстояниях между осями коллекториых тРУбок иы (2 ... эдсс „оптимальные (соответствУющие максимУмУ оптического КПД) значения ь в зависимости от иг составляют (1,3 ... 1,8)а,„, где бап — наружный диаметр поглощающей трубки. стем иг оптический КПД коллектора С2 о уменьшается, что, естест- С роста '2' венно, нно приводит к уменьшению удельной (в расчете на 1 м площади отражат ажателя) теплопроизводительности. Однако при этом число трубок 2 в расч асчете на 1 м площади отражателя также снижается, а следова- тельно, уменьшаются как удельные потери, так и удельная стоимость КОЛЛЕКтсра. В рабОтЕ [18] ПОКаэаНО, Чтс УВЕЛИЧЕНИЕ ту С гб, п дО г,И, „ является экономически вполне оправданным.
Разумеется при других стоимостных показателях (например, очень дешевых коллекторных трубках) технико-экономический анализ может показать иные результаты. В работе [23] наряду с плоским отражателем рассмотрены диффуз- ные отражатели иной конфигурации — треугольные и полукруглые. Экспериментально показано, что при одинаковых углах падения лучей значения оптического КПД для указанных конфигураций различаются не более чем на 0,33.
Очевидно, что ввиду простоты и меньших затрат на изготовление предпочтение следует отдать плоскому отражателю. Влияние оптических характеристик аь яр и Г на оптический КПД изучено в работе [16]. Расчеты, выполненные для коллекторной сборки с иг = гбс „, ь -1,5ссс „показали, что изменение яр на т 0,01 (при а( = 0,92) пРиводит к изменению гт на 20,0035, а изменение а(в на 20,01 (пРи йр = О,в) вызывает изменение г)о на 60,004. Как видно, эффективность коллектора несколько больше зависит от с„чем от яр. Как уже упоминалось, зеркальные отражатели позволяют получить более высокий оптический'КПД, чем диффузные отражатели.
В сущест- вующих конструкциях СТВК используют зеркальные отражатели различной конфигурации — фоклины, параболоцилиндры, круглые цилиндры, эвольвенты и др. Значительный эффект дает применение эвольвентных отражателей. Согласно расчетам [29], для солнечного ИЗЛУЧЕНИЯ, ПаДаЮЩЕГО ПО НОРМаЛИ, ПРИ СУ-гг(с „, ( = 0,675 И ОтРажатЕЛЬ- ной способности энольвентного отражателя яр(= 0,05 оптический КПд г1 последнего составляет 0,765, тогда как для плоского диффузного отражателя при й = 0,05 и и = и, „всего лишь 0,65. При иг 2,5дс п значе- ния оптического КПД равны соответственно 0,71 и 0„53. Таким образом, в последнем случае замена плоского диффузного отражателя зеркаль- ным эвольвентным отражателем приводит к увеличению КПД на 34 %. Важной тепловой характеристикой СТВК является КПД: С вЂ” С 1- -У 0 -/ка(- '" ).
а И о к а где гд — площадь апертуры, под которой понимается общая ппощадь коллектора за вычетом площади, занимаемой гидравлическими соединениями и устройствами ддя отвода напевной теплоты (например, конденсаторами тепловых труб). Иногда при определении КПД вмжто площади апертуры исподьзустся общая площадь сборки. 77 Остальные обозначения см. формулы (3.1) ... (3.6). В табл. 3.6 представлена зависимость уу от комплекса величин (1, — 1)/Ч И друГИЕ ХаРактеристики некоторых существующих конструкций СТВК [13, 14), Как видно из таблицы, наибольший КПД имеет коллектор фирмы "Оуэн Иллинойсв (Саипак). Различия в КПД связаны главным образом с различиями как формы и типа отражателя, так и расстояния между осями вакуумированных трубок и. Влияние иг на КПД продемонстрировано данными работы [23), в которой приведены полученные экспе рИМЕНтаЛЬНЫЕ ЗаВИСИМОСтнт1 От КОМПЛЕКСа ВЕЛИЧИН 0 к-1о)М дпя дну коллекторных сборок из колб типа сосуда Дьюара с плоским диффуз .
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
