1598005380-0559a554b30469b1dfce4c2a23370a37 (811203), страница 32
Текст из файла (страница 32)
Расчет на математических моделях целесообразно проводить в первую очередь для нахождения с помощью ЭВМ показателей системы в эксплуатационном режиме и для расчетов вновь разрабатываемых экспериментальных гелиосистем. При переходе к типовому проектированию подробные математические модели могут заменяться составленными на их основе номограммами или уравнениями регрессии, которые позволяют легко проводить технико-зкономическую оптимизацию проектных решений. Однако они, как правило, описывают конкретное схемное решение, привязаны к определенным климатическим условиям, типу оборудования и т.д., что требует определенного навыка при распространении полученных результатов на смежные области.
157 Наиболее распространенным за рубежом методом расчета систем теплоснабжения является у-метод (21 Основные положения метода заключаются в использовании результатов подробных вычислений долгосрочных характеристик системы на математических моделях для составления уравнений регрессии, описывающих их зависимость от величин двух безразмерных комплексов, имеющих определенный физический смысл: У - отношение поглощенной за месяц солнечной радиации к тепловой нагрузке за тот же период; Х вЂ” отношение месячных тепловых потерь коллектора при некоторой базисной температуре к полной месячной тепловой нагрузке.
Следует отметить, что у-метод не очень удобен для оптимизационных расчетов, требует большого объема вычислений, однако из всех существующих в настоящее время методов расчета систем теплоснабжения он наиболее универсален. Приведенные ниже методы расчета, разрабатываемые отечественными исследователями, предназначены для нахождения оптимальных параметров систем, обеспечивающих максимальное значение целевой функции. Зто может быть экономия приведенных затрат на данный вариант теплоснабжения,.обеспечение требуемого коэффициента покрытия нагрузки при данных условиях и т.д. Расчет и проектирование установок солнечного горячего водоснабжения.
Установки солнечного горячего водоснабжения (УСГВ) выполняют с жидкостными или комбинированными солнечными коллекторами, одно-, двух- или многоконтурные, с естественной (термосифонной) или принудительной циркуляцией; бак-аккумулятор может быть совмещен или не совмещен с теплообменником. Наиболее просты в устройстве проточные одноконтурные системы (рис. 6.6, а), расчет которых выполняют, как и расчет солнечных водо- нагревателей по формулам главы 6.2. Однако при использовании в них серийных коллекторов, выпускаемых отечественной промышленнос-.
тью, их главный недостаток - подверженность коррозии - сводит на нет возможные преимущества. Для повышения коррозионной устойчивости и обеспечивания возможности работы с антифризом в качестве теплоносителя в зимнее время, системы чаще всего выполняют двух- или многоконтурными ис. 6.6, б). Недостатком термосифонных систем является их низкая тепловая эффективность, из-за малых скоростей движения теплоносителя. Для ее повышения в крупных системах, как правило, используют принудительную циркуляцию, что, в свою очередь, наиболее эффективно при максимально низкой температуре теплоносителя, подаваемого в га гб ГВ рнс.
б б. Прннюныельные схемы устено лнухк тур~о ПРОтОЕНЫЕ; б - днухконтурные с дну Онтурные с теплообменннком В тором ж с сек Ж промнну Очным кОнтурОм; е с б ~ беком мскумултпором н скороспысм телес у торы Эта температура в значительнои мере зависит от схемь присоединения бака-аккумулятора. Наиболее простой является схема, которая предусматривает наполнение бака-аккумулятора водой, "агретой в скоростном теплообменнике (рис. 6.6, в).
Зта схема обеспечивает о л охлаждение теплоносителя циркуляционного контура в пределе,ог а р ниченном температурои водопроводной воды. Однако система Работа ет только определенное время, так как по мере роста температу- 158 ры воды в баке повышается уровень радиации, которая может быть полезно использована. Поэтому при работе системы с постоянным расходом теплоносителя в послеполуденные часы температура воды в баке обязательно понижается, а при работе с нагревом воды до заданной температуры ра ч и р рабочими являются только околополуденные часы.
Установка теплообменника в баке-аккумуляторе (рис. 6.6, г) снижает теплопотери оборудования, однако при этом из-за низких значении коэффициентов теплообмена возрастает площадь поверхности теплообменника. Эта схема тоже ограничена во время работы и, кроме того, с повышением температуры в аккумуляторе возрастает температура -теплоносителя, подаваемого в гелиоприемники. .Стремление интенсифицировать теплообмен привело к появлению схем с промежуточным контуром (рис.
6.6, д). Увеличить эффективность схемы можно за счет использования явления стратификации воды в аккумуляторе. Суммарную емкость бака-аккумулятора разбивают на секции (рис. 6.6, е) и благодаря различию температур в секциях, теплоноситель в коллекторы подается с более низкой температурой, чем в схемах г и д, при той же средней температуре аккумулированной воды.
Увеличивается время полезной работы, так как в послеполуденные часы коллекторы могут работать только иа секцию с более низкой температурой, что существенно увеличивает тепловую отдачу системы. Однако в связи с объемом последней секции система не может работать весь световой день. Установка скоростного теплообменника после последней секции аккумулятора (по ходу теплоносителя циркуляционного контура) позволяет системе работать в течение всего времени инсоляции (рис. 6.6, ж, з). Зля сравнительного анализа, выбора Рациональногочисла секций аккумуляторов и площади теплообменников, расходов в контуре промежуточной циркуляции и других параметров необходимо провести исследования систем.
Натурные исследования описанных систем требуют значительных затрат на их сооружение и многолетних испытаний. Рациональнее провести сравнительные исследования на математических моделях, используя для расчетов ЭВМ. В КиевЭНИИЭПе разработаны программы для двухконтурных систем, работающих с заданными расходами теплоносителя и нагреваемой среды, а также с отбором воды постоянной температуры.
Тепловые процессы, проходящие в элементах систе. мы, описываются уравнениями, приведенными в главе 6.2. Разработанная математическая модель описывает достаточно широкий класс систем и позволяет варьировать параметры (поверхность коллекторов, вместимость и число баков-аккумуляторов, расход теплоносителя, климатические параметры и т.п.). Модель откорректи- 160 ! б! ИЕ йи дм I 2,7 4 б б и,ша Рас. 6.7. Зввзаааа .. Зеевзмоеа ечаеааееаовеаоеа еавоаазмм ое дадвдо аащаоаавв (о) а (и /оаь] аосзоо аеаай 6аваахтмтдвеча (6) еда еоезеаеи( теавовй вааада д ааоаеаоаоа рована по результатам натурных исследований на объектах для установления ее адекватности экспериментальным данным; исследования выполнены в эксплуатационном режиме для различных схемных решений и климатических усдовий. Климатическая информация исходила из условий так называемого "типичного года", данные по нагрузке горячего водоснабжения — удельные нормативные, построенные по суточному графику водопотребления жилого дома на одного человека — 120 л/сут.
Исс сследования работы системы с секционным баком-аккумулятором показали, что расход теплоносителя гелиоконтура влияет на его эффективность и процессы теплопередачи в теплообменниках ( ., а). Коэффициенты теплопередачи в емких теплообменниках (рис. 6.7 снижаются при малых расходах и практически не меняются при изменении расхода в оптимальных пределах. Результаты расчетов производительности гелиосистемы при постоянном объеме бака-аккумулятора (0,15 мэ/чел.), различной площади коллекторов (1 ... 4 мт/чел.), в зависимости от числа секций, на которые разбивают суммарный объем бака, приведены на рис.
6.6, б. Изг афик р фиков следует, что по мере роста площади поглощающей поверхности и соответствующего возрастания производительности системы эффективность устройства температурной стратификации по секциям бака-аккумулятора возрастает. При этом для каждой площади сущест- 622 !! 161 а« йб (6.41) 05 51 г/ 05 найдены уравнения регрессии второй степени, адекватно описывающие зависимость производительности гелиосистемы от ряда параметров для климатических условий Ялты, Одессы и Киева. «2 = 1,063 + 192ОА + 1297У- 0359А — 3450У2+ 1,65ОАУ; «70 О 915+ 1 843А 10 24У - О 347А2 -26 81У2+ 1 2«ОА У; дх = О 4!8+ 1 888А + 8 680У - О 365А2 — 257172+ 20!«АУ, 02 и'35 ! 2,7 4,Агт / 2 5 Аггг Рви.6.8. Зависмиость коэф4ииаваиа ммелеиии «Р) и Кдд (01 енстииы от ее параметров вует некоторый уровень насыщения, увеличение числа секций свыше которого не приводит к ощутимому росту производительности ', системы.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
