1598005534-31c332f555b61fac29b21288ea9f69ab (811232), страница 10
Текст из файла (страница 10)
2.12. ВНЕШНИЙ ВИЛ РЕФРИЖЕРАТОРА вмонтированы трубки, где происходят процессы генерации и адсорбции, а также трубки испарения и конденсации, в которых соответственно находятся адсорбент (силикагель) и хладагент (вода). В течение дня, нагреваясь под действием солнечного тепла, адсорбент регенерируется, и в конденсаторе образуется холодная вода. Температура холодной воды составляет 12-15оС. По методикам, используемым в гелиотехнике, можно определить, что коэффициент эффективности в этом случае достигает 0,3.
Этот рефрижератор обладает улучшенными свойствами по сравнению с обычной системой, представляющей собой комбинацию коллектора с абсорбционной холодильной установкой. Конечно, в данном устройстве зимой можно получить тепло. Вопрос о снижении стоимости и повышении надежности этого рефрижератора будет, несомненно, решен в будущем. В табл. 2.1-2г4 приводятся технические характеристики современных солнечных коллекторов.
2З. СВОЙСТВА СЕЛЕКТИВНО-ПОГЛОВ1АЮШИХ ПЛЕНОК В последнее время поверхность тепловоспринимающих панелей большинства коллекторов стали оснащать так называемыми селективно-поглощающими пленками с целью улучшить поглощение солнечных лучей и снизить теплопотери в результате излучения. Благодаря этому достигается значительное повышение коэффициента полезного действия коллектора.
Раньше обработка поверхности солнечных панелей состояла в окрашивании их в черный цвет, причем особенно удачным считалось покрытие предварительно полированных металлических плит слоем газовой сажи, вследствие чего коэффициент поглощения солнечного излучения ссэ возрастал до значений более 0,96. Как известно, всякое физическое тело, имеющее собственную абсолютную температуру Т, излучает тепло в окружающую среду, причем количество излучаемого тепла пропорционально коэффициенту излучения е поверхности тела. Абсолютно чер. ное тело имеет коэффициент излучения 1, а у черной краски этот коэффициент близок к 1. По мере нагревания солнечной панели увеличивается количество тепла, теряемого панелью за счет теплового излучения с ее поверхности в окружающее пространство, и снижается коэффициент усвоения тепла. Однако, если отполировать поверхность медной или алюминиевой пластины, то при той же температуре теряется лишь 1/10 часть энергии, испускаемой черным телом, и коэффициент излучения становится равным весьма малой величине — всего О!.
С ледовательно, если создать такую поверхность, которая обладала бы, подобно черному телу, коэффициентом поглощения 1 3 только в спектральной области солнечного излучения (от 0,3 до мкм), а само излучало бы немного, подобно отполированной металлической поверхности, имеющей малый коэффициент излучения в длинноволновой области спектра с максимумом излучения при длине волны 10 мкм, то мы получили бы идеальную тепловоспринимающую поверхность, которая обладала бы нужными селективно-поглощающими свойствами. Более 30 лет назад проф. Табор в Израиле впервые создал подобную селективно-поглощающую пленку.
С тех пор научные разработки в этом направлении значительно продвинулись вперед. О разработке та кой селективно-поглощающей пленки и технологии придания ей необходимых свойств будет далее рассказано подробно. Как показано на рис. 2.13, на металлическую полированную поверхность с низким коэффициентом излучения нанооится Плоские с тепло- выми трубами !! ! ° а ° ° ° °, ° ' ° ° ° а! ° .
° - °- ° ° а ! а ° ° а ° ° ° ! ° ° ° а ° " ° а а! ° ° ° ! ° ° ° !' ! а .' ° ° ! °- ° аа ° ! ° ! ° ! ° ° ° ° ° ° ° ° !а!- ° ° " ° ! ° ° ° ! ° ! ° ! ° ! а" ! ° ° 1 ° ° ° ° ° а! ° ! ° ° ° ° ° ° ° ° ; ° ° ! ° а ° а ! ° ! ° ° ° ° ° ! ° ° аа . ° ! ° !. ° ° ° ° ' а, а ° (1) 12) 1 б баа 1 еаб Оа б„, ЭО' В бчэ мкй ел о 4 6 бзаЗ3 Х, мчм озер э з РИС. 2.13.
СТРУКТУРА СЕЛЕКТИВНО-ПОГЛОШАЮШеи пленки 1 — солнечное излуцение (коротковолновое); 2-низко- температурное излучение 1длинноволновое)13 пленка из черных полупроводников; 4 — полированная отражающая поверхность; 5 — металлицеская пад- лоэска Обычно у строительных материалов коэффициент поглощения солнечного излучения аз и коэффициент собственного теплового излучения поверхности В различны, поэтому среди них найдется немало материалов с селективными свойствами. Например, у готового гипса а, низкий — 0,2-0,4 (а коэффициент отражения солнечного излучения р, высокий); В составляет более 0,9, т.е. близок к абсолютно черному телу, и этот материал, следовательно, неприемлем для изготовления коллекторов. На рис. 2.14 представлены плотность потока солнечного излучения в зависимости от длины волны, а также спектральные распределения коэффициентов отражения поверхности, окрашенной в черный цвет, и селективно-поглощающей пленки.
Поскольку солнечное излучение характеризуется длинами волн, не превышающими 3 мкм, а коллектор, нагреваемый до 100оС, испускает излучение, в основном лежащее в интервале длин волн 3-30 мкм, то в этом случае можно использовать теоретическую возможность создать поверхность коллектора, оптически селективную по отношению к разным длинам волн.
Итак, если рассматривать оптические свойства поверхности относительно одной определенной длины волны, то справедливосоотношение: й)ь = 0)ь,аЛм 1-рЛ В настоящее время при изготовлении селективно-поглошающих пленок для медных пластин используют черный хром и оксид меди; покрытия из оксида алюминия получают на алюминии методом электрохимического анодирования. Селективными свойствами обладает окрашенная сталь и др. Многие из этих материалов имеют «з = 0,9-0,94; е = 0,1-0,15.
Недавно появились также красители с селективно-поглощающими свойствами; их в РИС. 2.14. СОЛНЕЧНЫЙ СПЕКТР И ОСОБЕННОСТИ СПЕКТРАЛЬНОГО ОТРАЖЕНИЯ СЕЛЕКТИВНО-ПОГЛОШАЮШЕИ ПЛЕНКИ И ЧЕРНОГО ПО- КРЫТИЯ ЕХ вЂ” плотность потока излучения, Вт/ /1м мкм); 1 — воздушная массо 2, назем- 2. ный солнечный спектрхй — коэффиииент отраженигг; 2 — спектральное отражение при нанесении на коллектор селективнологлощающей пленки: абз = 0,933; гм0,11 3 — спектральное отражение поверхности с черной краской: сс = 0,96; В = = 0,9б) 4 — особенности распределения отражения; 2 - длина волны, мкм основном используют для водонагревателей с низкой температурой теплоносителя, в связи с чем при значениях В 0,3-0,4 теплопотери за счет излучения не очень велики.
2.4. ЭФФЕКТИВНОСТЬ КОЛЛЕКТОРА, ИЛИ КОЭФФИ)ЛИЕНТ ЕГО ПОЛЕЗНОГО ДЕИСТВИЯ Способность коллектора улавливать и полезно использовать солнечное излучение выражается с помощью понятия эффективности, или коэффициента полезного действия коллектора. Изготовители коллекторов в своих каталогах помещают данные с графическими изображениями таких коэффициентов. Эффективностью, или коэффициентом полезного действия коллектора можно назвать величину, определяемую отношением количества реально получаемого тепла к общему потоку излучения, поступающего на коллектор.
Теплопроизводительность плоских коллекторов 4)с (рис. 2.15) можно рассчитывать, если из всего потока излучения, прошедшего через прозрачную изоляцию (стекло) и поглощенного тепловоспринимающей плитой, вычесть ту его часть, которая рассеялась в окружающее пространство от нагретой пластины: ь)с = 1та)е)Ас "1)ТАс (Гр га)= г мюАс ((та)е 2-Уг 11,9 -Га)) ккал/ч, РИС. 2.15. ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ СОЛНЕЧНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ В ТЕПЛО ПЛОСКИМ СОЛНЕЧНЫМ КОЛЛЕКТОРОМ 1УКАЗАНЫ ПОТЕРИ И ПО. лезнАЯ ВыРАБОткА теплА В ккАл/(м2.
ч)1 а — селективный поглотитель 1коэрриииент поглощения и,тэ, коэррициент излУчения 0,10) теплопроиэводительностью 2В4 екал/(м2. ч)) коэффициент полезного действия 0,473; б — поверхность, окрашенная чернои краской 1коэффициент поглощения = козффиииенту излучение = 0,971 теплопроизводительность 5 ккал/Гм ° ч); коэффициент полезного действия 0,25В); 1 — плотность потока солнечного излучения) 2 — стекло; 3 — тепловослринимающая плита; 4 — теплоцзоляционный материал; 5 — корйус. Температура окружающей среды 30оС, око.
рость ветра 3 м/с, где Ас — плошадь тепловоспринимающей пластины, обычно берется плошадь прозрачного покрытия пластины (стекла);(те)г — произведение коэффициента по- . глощения солнечного излучения поверхностью плиты д и коэффициента пропускания солнечного излучения стеклом т. Эта величина не является простым произведением двух коэффициентов; она включает фактические изменения оптических параметров системы эа счет многослойного отражения от поверхностей стекла и пластины, а также зависимость оптических свойств поверхности от угла падения солнечных лучей. ьгь называют общим коэффициентом тепловьп потерь. В формуле (1) используется значение средней температуры нагреваемой тепловоспринимающей пластины Гр, а в формулу (2) введено значение средней температуры теплоносителя. В формулу (2) введен также коэффициент Г,' выражающий сопро.
тивление передаче тепла от тепловоспринимающей пластины к теплоносителю. Коэффициент Г'определяется такими параметрами, как теплопроводность пластины, ее толщина, расстояние между трубами и др., и обычно его значение составляет 0,95. Итак, эффективность, или коэффициент полезного действия коллектора, можно выразить следующей формулой: Лс= —.-~ ((тй)е-(УВ (Эс ((ш-( )1 А,)г В этой формуле ((и — (а)/1 является переменной величиной, а (УЕ определяет скорость изменения КПЛ в зависимости от переменной величины. Как показано на рис. 2.16, обычно коэффициент полезного действия коллектора изображается прямой, идущейвправо вниз. р к зео 20 о о,оэ о,ов о,эт оде одо оде ода и,— г1 ! РИС.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
