КАФЕДРА АВТОМАТІЗОВАНОГО УПРАВЛІННЯ ТЕХНОЛОГІЧНІМІ ПРОЦЕСАМІ ПАЛІВНО-ЕНЕРГЕТІЧНОГО КОМПЛЕКСУ

Методичні вказівки

до практичних| занять|позичати|

за курсом

"Проблеми використання нетрадиційних джерел| енергії|"

(для студентів| спеціальності| 7.092501

«Автоматизоване управління| технологічними| процесами|»

(5 – го| курсу денної| форми| навчання|)

Рекомендовано

на засіданні| кафедри| АУТППЕК

Протокол № 1 від| 2.09. 2010

Затверджено

на засіданні методради ДонДТУ

Протокол № від| 2010

Алчевськ

ДонДТУ

2010

Удк:697.7

Методичні вказівки до практичних занять за курсом «Проблеми використання нетрадиційних джерел| енергії» (для студ|. спец. 7.092501 «Автоматизоване управління| технологічними| процесами|» 5 – го| курсу ден|. форм. навч|.) / Укл.: В.П. Алексєєв, М.В. Алексєєва. – Алчевськ: ДонДТУ, 2010. – 18 с.

Містять|утримують| рекомендації до розрахунку|чету| елементів сонячної енергетичної установки, теплонасосної| установки (ТНУ)|пального| і МГД – установки.

Укладачі: В.П. Алексєєв, доц|.,

М.В.Алексєєва, асист|.

Відповідальній за випуск| В.Д. Ірклієвський, проф|.

Відповідальній редактор Д.В. Кобець, доц|.

Методичні вказівки призначені для студентів спеціальності 7.092501 «Автоматизоване управління технологічними процесами». Згідно з|згідно| учбовим планом практичні заняття по курсу «Проблеми використання нетрадиційних джерел| енергії» проводяться на п'ятому курсі в 9 – м семестрі в об'ємі|обсязі| 16 годинах.

Основна мета|ціль| практичних занять – отримати|одержувати| практичні навики|навички| при вирішенні конкретних інженерних завдань|задач| з області використання нетрадиційних джерел енергії (НІЕ) з використанням теоретичних матеріалів, викладених в спеціальних літературних джерелах і на лекціях.

Вирішення конкретних завдань|задач| по окремих розділах даного курсу вимагає поглибленого самостійного опрацювання теоретичного матеріалу по конспектах лекцій і літературних джерелах, які рекомендовані по даному курсу. Базовими дисциплінами для даного курсу є: «Термодинаміка і теплотехніка», «Котельні і турбінні установки» і «Промислова вогнетехніка|», які студенти вивчають на 2-3 курсах.

Заняття 1 – 3

На першому занятті в основному розглядаються|розглядують| організаційні питання: розбір тих розділів попередніх курсів (базових дисциплін), які студентам необхідно знати для вивчення справжньої|даної| дисципліни і при вирішенні завдань|задач|, перш за все|передусім| це курси «Термодинаміка і теплотехніка» і «Промислова вогнетехніка|».

На другому та третьому заняттях вирішуються|розв'язуються| завдання|задачі| по розділу «Використання сонячної енергії – геліоенергетика».

До цих занять необхідно пропрацювати і знати наступні|слідуючі| питання: характеристика сонячної енергії; ресурси, що розташовуються, і напрями|направлення| використання сонячній енергії; низькотемпературні і високотемпературні сонячні енергетичні установки (СЕУ) для здобуття|отримання| теплової і електричної енергії; теплова схема сонячної електростанції (СЕС) з використанням паросилового циклу і «сонячного казана» для вироблення електроенергії, конструкції і принцип роботи геліоконцентраторів|; СЕУ для опалювання, гарячого водопостачання і здобуття|отримання| холоду, опріснення|опрісняти| морської води; колектори сонячної енергії (КСЕ) і акумулятори тепла (АТ), сонячні водонагрівальні установки (СВН) і геліосистеми| теплохладопостачання| будівель, розрахунок і проектування сонячних систем тепло- і хладопостачання|.

Інтенсивність (щільність) потоку, падаючій|падати| сонячній радіації (СР) для будь-якого просторового положення|становища| сонячного колектора (СК) і кожної години світлового дня визначається по формулі [2]

E_τ = P_sI_s + P_DI_D , (1)

де I_s і I_D – відповідно інтенсивність (щільність) потоку прямої СР і дифузною (розсіяною) СР, падаючі на горизонтальну поверхню, Вт/м2;

Ps і P_D – відповідно коефіцієнти положення СК.

P_s = Cosα / Sinβ; P_D = Cos²γ / 2, (2)

де α – кут|куток| падіння сонячного променя на поверхню| колектора;

β – кут|куток| висоти сонця над горизонтом;

γ – кут|куток| нахилу СК до горизонту.

Приведена інтенсивність (щільність) потоку поглиненої СР колектором визначається по формулі [2]

Q_τ = 0,96 (P_S A_S I_S + P_D A_D I_D) , (3)

де A_S і A_D – приведені оптичні характеристики (поглинальні здібності) сонячного колектора (СК) відповідно для прямої й розсіяної сонячної радіації (СР);

0,96 – коефіцієнт, що враховує затемнення| та запилення| колектора.

Ефективність СК або СВН (сонячних водонагрівачів) залежить як від конструктивних параметрів і метеорологічних умов, так і від режиму роботи – температури і витрати теплоносія.

Питома потужність СВН (щільність теплового потоку, що поглинається) визначається по формулі [2]

q = mc_pB[(P_S A_S I_S + P_D A_D I_D) / k_пр + Т_о – Т_вх], (4)

де m – питома витрата теплоносія, кг/(м²с);

c_p – ізобарна теплоємність, Дж/(кг•К);

k_пр – приведений коефіцієнт теплопередачі, Вт/( м²К);

Т_о – температура довкілля, К;

Т_вх – температура теплоносія на вході в СВН, К.

Величина В у формулі (4) визначається залежністю

B = exp (- K_пр / m c_p). (5)

Температура теплоносія на виході зі|із| СВН

Т_вих = Т_вх + (Т_р - Т_вх) В, (6)

де Т_р – рівноважна температура СВН (тобто та температура, яку СВН має за відсутності витрати).

Рівноважна температура СВН

Т_р = (P_S A_S I_S + P_D A_D I_D) / k_пр + Т_о. (7)

По заданій Т_вих і відомих Т_вх і Тр величину В можна знайти з вираження

В = (Т_вих - Т_вх) / (Т_р - Т_вх). (8)

Питома витрата води (при Т_вих = const) дорівнює

m = k_пр / B c_p.

ККД сонячного колектора може бути визначений по формулі [2]

. (9)

Теплове навантаження на опалювання визначають по формулі [3]

, (10)

де К_і – розрахунковий коефіцієнт тепловтрат для даного елементу будівлі (вікно, пів, стіна і так далі), Вт/(м²К);

F_i – площа поверхні елементу будівлі, м²;

∆t – розрахункова різниця температур, К;

τ – тривалість розрахункового періоду, с|із|;

Q_інф – тепловтрати, обумовлені інфільтрацією холодного повітря, Дж;

Q_в.т. – внутрішні тепловиділення, Дж.

Середня витрата теплоти (Дж) на гаряче водопостачання за розрахунковий період

, (11)

де а – норма витрати води на гаряче водопостачання на 1 людину на добу, л/доб;

с_р – теплоємність води (4,19 кДж/(кг К);

ρ – щільність води, кг/л;

t_г.в. і t_х.в. – температура гарячої й холодної води, К;

N – число жителів|мешканців|;

n – число днів в розрахунковому періоді.