Диссертация (Процессы тепломассопереноса и гидравлические режимы в плоском солнечном коллекторе с меандрообразными тепловоспринимающими трубками для систем отопления)

2  ОГЛАВЛЕНИЕВВЕДЕНИЕ............................................................................................................................................ 4Глава 1. ОБЗОР И АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ ГЕЛИОУСТАНОВОК ........................... 141.1 Анализ существующих гелиоустановок ...................................................................................... 141.2 Термодинамические процессы, происходящие в плоском солнечном коллекторе .................

311.2.1 Энергетический баланс плоского солнечного коллектора.......................................................311.2.2 Полный коэффициент тепловых потерь ....................................................................................331.3 Зависимость эффективности плоского солнечного коллектора от егогидродинамических параметров ..........................................................................................................341.3.1 Распределение температуры между трубами и эффективность коллектора ..........................351.3.2 Теплоотдача от стенки трубы к жидкости .................................................................................381.3.3 Коэффициент отвода тепла из коллектора и его КПД..............................................................391.4 Повышение эффективности плоских солнечных коллекторов ..................................................40Выводы по главе 1 .................................................................................................................................45Глава 2.

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ ГИДРОДИНАМИКИИ ТЕПЛОМАССОПЕРЕНОСА В СИСТЕМАХ ТВЕРДОЕ ТЕЛО-ТВЕРДОЕ ТЕЛОИ ТВЕРДОЕ ТЕЛО-ЖИДКОСТЬ В СОЛНЕЧНЫХ КОЛЛЕКТОРАХ .................................. 462.1 Исследование потенциала солнечной энергетики в Восточной Сибири .................................. 462.2 Влияние полного коэффициента теплопроводностиплоского солнечного коллектора на его эффективность.................................................................. 552.3 Распределение температуры теплоносителя в направлении потока ......................................... 582.4 Гидравлический анализ режима движения теплоносителя в плоскомсолнечном коллекторе с увеличенной длиной тепловоспринимающих трубок ............................

62Выводы по главе 2 .................................................................................................................................67Глава 3. РАЗРАБОТКА НОВОЙ МОДЕЛИ ПЛОСКОГО ЖИДКОСТНОГОСОЛНЕЧНОГО КОЛЛЕКТОРА И МЕТОДИЧЕСКОГО ПОДХОДА ИССЛЕДОВАНИЙВ ГИДРОДИНАМИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ СОЛНЕЧНЫХ КОЛЛЕКТОРОВС ЭФФЕКТИВНЫМ ТЕПЛОМАССОПЕРЕНОСОМ.................................................................693.1 Разработка новой модели плоского жидкостного солнечного коллектора ...............................693.2 Методика проведения эксперимента .............................................................................................75Выводы по главе 3 .................................................................................................................................79Глава4.ИСПЫТАНИЕКОЛЛЕКТОРОВ.ИРАСЧЕТСРАВНИТЕЛЬНЫЙАНАЛИЗТЕРМОДИНАМИЧЕСКИХСОЛНЕЧНЫХПАРАМЕТРОВГЕЛИОУСТАНОВКИ SUN 1 ...........................................................................................................

803  4.1 Сравнительный анализ солнечного коллектора SUN 1 с аналогами .........................................804.2 Расчет основных термодинамических параметров солнечного коллектора SUN 1 ................ 934.2.1 Полный коэффициент тепловых потерь в солнечном коллекторе SUN 1 ............................. 934.2.2 Коэффициент теплопередачи от стенки трубы к жидкостив солнечном коллекторе SUN 1 ...........................................................................................................954.2.3 Коэффициент эффективности солнечного коллектора SUN 1 ............................................... 964.2.4 Коэффициент отвода тепла в солнечном коллекторе SUN 1 ...................................................974.2.5 Полная полезная энергия и COP солнечного коллектора SUN 1 ........................................... 984.2.6 Температура теплоносителя на выходе из коллектора SUN 1 .................................................994.2.7 КПД солнечного коллектора SUN 1 ........................................................................................

103Выводы по главе 4 ...............................................................................................................................106Глава 5. ОЦЕНКА СТОИМОСТИ SUN 1 И ЕГО СРОКА ОКУПАЕМОСТИ ..................... 1085.1 Конкурентоспособность SUN 1 на рынке солнечных коллекторов .........................................1085.2 Расчет срока окупаемости SUN 1 на примере различных объектов ....................................... 110Выводы по главе 5 ...............................................................................................................................121ЗАКЛЮЧЕНИЕ ................................................................................................................................

123СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ .............................................................................................................. 129ПРИЛОЖЕНИЕ 1 - Суммарная солнечная радиация на нормальноориентированную поверхность на территории России ............................................................144ПРИЛОЖЕНИЕ 2 - Расчет термодинамических параметров коллектора SUN 1 ............... 145ПРИЛОЖЕНИЕ 3 - Принципиальная схема котельной поселкаЛиствянка Иркутской области с применением солнечных коллекторов SUN1 ................. 166ПРИЛОЖЕНИЕ 4 - Принципиальная схема теплового пункта зданияПАО Сбербанк с применением солнечных коллекторов SUN 1 .............................................167ПРИЛОЖЕНИЕ 5 - Акт внедрения от ПАО Сбербанк..............................................................168ПРИЛОЖЕНИЕ 6 - Акт внедрения от ООО "БайкалСервисГрупп" ....................................169ПРИЛОЖЕНИЕ 7 - Акт внедрения ФГБОУ ВО "ИРНИТУ".

................................................ 170ПРИЛОЖЕНИЕ 8 - Акт внедрения ООО "Сервис" ................................................................. 1714ВВЕДЕНИЕАктуальностьтемыдиссертации.Важностьтакихсистемжизнеобеспечения как тепло- и энергоснабжение, обеспечивающих комфортныеусловия проживания для людей, сложно переоценить.Ежегодное потребление угля в мире составляет примерно 3 млрд. т. Однакрупная ТЭЦ (теплоэлектроцентраль) в среднем сжигает примерно 2 млн. т угля вгод для нужд тепло- и электроснабжения.Во-первых, все выбросы ТЭЦ являются токсическими веществами,негативновоздействующиминаорганизмчеловека.Полициклическиеароматические углеводороды (бенз(а)пирен) обладают мощным канцерогеннымдействием.

Оксиды азота, улетучивающиеся в атмосферу, представляютсерьёзную опасность для экологической ситуации, так как способны вызыватькислотные дожди, а также сами по себе являются токсичными веществами,вызывающими раздражение слизистых оболочек. Двуокись азота воздействует восновном на дыхательные пути и легкие, а также вызывает изменения составакрови, в частности, уменьшает содержание в крови гемоглобина. Диоксид серы(SO2) - бесцветный и негорючий газ. В комбинации со взвешенными частицами ивлагой оказывает наиболее вредной воздействие на человека, живые организмы иматериальные ценности.

Угарный газ (CO) очень опасен, так как не имеет запахаи вызывает отравление и даже смерть. Диоксид углерода (CO2) не токсичен, но неподдерживает дыхание. Большая концентрация в воздухе вызывает удушье.Содержащиесяввыбросахтяжелыеметаллыимикроэлементымогутнакапливаться в различных органах человека или, сосредотачиваясь в почвах,сельскохозяйственных растениях, попадать с продуктами питания в организмчеловека.Во-вторых,запасыископаемоготопливаконечныипостоянноуменьшаются, при этом потребление энергии постоянно растет [1-4]. Помимоэтого во многих населенных пунктах существуют проблемы с теплоснабжением, а5в некоторых отдаленных и труднодоступных районах отсутствует устойчивоеэнергоснабжение.Кроме ТЭЦ существуют гораздо более экологически чистые источникиэнергии или альтернативные источники энергии.

К ним относятся вода, грунт,Солнце, ветер, биотопливо и др. На данный момент в мире ведется активноеосвоение данного вида энергетики, которые имеют ряд достоинств:-данные технологии легко интегрировать в уже существующие системыэнергоснабжения;-общедоступность возобновляемых ресурсов позволяет уменьшитьзависимость стран от импорта традиционного вида топлива;-мобильность данных технологий позволяет использовать их даже всамых отдаленных местностях [5], [6];-возможность применения наукоемких технологий [7-10];-экологически чистое производство энергии [11], [12];-неисчерпаемость источников энергии [13].Как видно из Атласа ресурсов солнечной энергии на территории России подавторством О.С. Попеля, С.Е.