- •Глава 1.
- •1.1 Солнце как источник энергии
- •1.2 Распределение интенсивности по спектру солнечного излучения
- •1.3 Распределения солнечной радиации на поверхности Земле
- •1.4 История развития солнечных коллекторов
- •1.5 Целесообразность применения солнечных элементов в России
- •2. Виды солнечных коллекторов
- •2.1 Принцип действия солнечного элемента
- •2.2 Вакуумный коллектор
- •2.3 Плоские солнечные коллекторы
- •2.4 Концентрирующий солнечный коллектор.
- •2.5 Характеристические линии кпд и области применения коллекторов
- •Глава 2.
- •3.Расчетная часть
- •3.4 Параболоцилиндрическое зеркало
- •3.4.1 Расчет параболоцилиндрического зеркала концентратора
- •3.4.2 Расчет количества энергии, попадающего на коллектор
- •3.5 Измерение и определение углов позиционирования
- •3.6 Поворот вокруг поперечной оси
- •3.7 Находим скорость нагрева теплоносителя
- •3.8 Производим гидравлический расчет
- •3.9 Определение скорости течения жидкости
- •3.9.1 Гидродинамическое сопротивление трубопровода
- •3.9.2 Находим гидродинамическое сопротивление подводящего трубопровода
- •3.9.3Находим гидродинамическое сопротивление теплообменника
- •4.1 Общее гидродинамическое сопротивление сети
- •4.2 Расчет мощности двигателя
3.6 Поворот вокруг поперечной оси
Для наиболее эффективного использования солнечного излучения необходимо установить солнечный коллектор точно под прямым углом к направлению солнечных лучей. Однако Солнце постепенно движется, и в зависимости от сезона меняется его высота над горизонтом. Поэтому в идеальном случае солнечный коллектор следовало бы установить таким образом, чтобы он следовал за Солнцем и постоянно сохранял положение, перпендикулярное по отношению к падающим лучам. (5)
Рис.3.3 Эффективная площадь и угол наклона.
При наклоне концентратора относительно поперечной оси уменьшается не только эффективная площадь зеркала, но и за счет скольжения отраженного угла уменьшается освещаемая площадь ТП, что видно из рис. 3.3.
Если установку расположить перпендикулярно солнечным лучам, а в нашем районе в период летнего солнцестояния угол Солнца над горизонтом приблизительно равен 450 , то площадь концентратора будет использоваться с максимальной эффективностью.
Если же расположить концентратор горизонтально, то количество потока уменьшится на:
(27)
Где
(28)
(29)
Отсюда следует, что неосвещенной остается часть ТП в 0,1 м, так как треугольник a b c является прямоугольным и равнобедренным, а катет be равен F, это еще минус 20 %.
(30)
Следовательно, при длине концентратора 0,005 см, при нахождении в горизонтальном положении против перпендикулярного наклона к солнечным лучам в 450 мы будем терять:
(31)
Или
(32)
Можно сделать вывод, что солнечный коллектор, работающий на основе параболоцилиндрического концентратора, нужно устанавливать перпендикулярно солнечным лучам, по продольным и поперечным осям. Параболические системы являются наиболее эффективным из всех солнечных технологий.
3.7 Находим скорость нагрева теплоносителя
Экспериментальная установка состоит из двух параболических гелио-концентраторов общей мощностью:
(33)
Общее количество:
(34)
Количество теплоты, поступающее воде при 20 и 80 оС:
(35)
(36)
Среднее количество теплоты:
(37)
Температура воды, увеличивающаяся за один ход через теплообменник при заданном расходе G = 120 кг/ч = 3,33 · 10-2 кг/с = 3,33 · 10-2 л/с:
(38)
то есть для нагрева на 60 оС потребуется:
(39)
Следовательно, = 141ход
Следовательно, установка нагреет = 3 литрам воды (емкость бака), при массовом расходеG = 3,33 · 10-2 л/с, с 20 до 80 оС за:
(40)
3.8 Производим гидравлический расчет
При расчете физических свойств воды пользуемся формулой (24):
(41)
(42)
(43)
(44)
(45)
3.9 Определение скорости течения жидкости
l = 2,1 м –длина подводящих труб, d т =0,025 м –диаметр подводящих труб, скорость движения жидкости в подводящих трубах:
(46)
(47)
(48)
3.9.1 Гидродинамическое сопротивление трубопровода
h= 0 м – геометрическая высота подъема трубопровода
m= 2,2 м – длина подводящего трубопровода;
Два изгиба под углом 𝛼отв ≈ 60, радиусом изгиба Ro=55 мм.
Шесть изгибов под углом 𝛼отв = 90, радиусом изгиба Ro=55 мм,
Коэффициенты местных сопротивлений:
ζотв = A·B, (49)
где А – зависимость от угла φ, В – зависимость от отношения радиуса поворота к внутреннему диаметру трубы (4)
А90 = 1· А60 =0,80; Ro /dвп.
= 2,5 из этого отношения В = 0,14 отсюда
ζотв90 = 1·0,14= 0,14
ζотв90 = 0,80·0,14= 0,112
Коэффициент линейного сопротивления:
(50)
Где
(51)
где =м2/c