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]
Eτ = PsIs + PDID , (1)
де Is і ID – відповідно інтенсивність (щільність) потоку прямої СР і дифузною (розсіяною) СР, падаючі на горизонтальну поверхню, Вт/м2;
Ps і PD – відповідно коефіцієнти положення СК.
Ps = Cosα / Sinβ; PD = 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]
Qτ = 0,96 (PS AS IS + PD AD ID) , (3)
де AS і AD – 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 = mcpB[(PS AS IS + PD AD ID) / kпр + То – Твх], (4)
де m – питома витрата теплоносія, кг/(м2с);
cp – ізобарна теплоємність, Дж/(кг•К);
kпр – приведений коефіцієнт теплопередачі, Вт/( м2К);
То – температура довкілля, К;
Твх – температура теплоносія на вході в СВН, К.
Величина В у формулі (4) визначається залежністю
B = exp (- Kпр / m cp). (5)
Температура теплоносія на виході зі|із| СВН
Твих = Твх + (Тр - Твх) В, (6)
де Тр – рівноважна температура СВН (тобто та температура, яку СВН має за відсутності витрати).
Рівноважна температура СВН
Тр = (PS AS IS + PD AD ID) / kпр + То. (7)
По заданій Твих і відомих Твх і Тр величину В можна знайти з вираження
В = (Твих - Твх) / (Тр - Твх). (8)
Питома витрата води (при Твих = const) дорівнює
m = kпр / B cp.
ККД сонячного колектора може бути визначений по формулі [2]
. (9)
Теплове навантаження на опалювання визначають по формулі [3]
, (10)
де Кі – розрахунковий коефіцієнт тепловтрат для даного елементу будівлі (вікно, пів, стіна і так далі), Вт/(м2К);
Fi – площа поверхні елементу будівлі, м2;
∆t – розрахункова різниця температур, К;
τ – тривалість розрахункового періоду, с|із|;
Qінф – тепловтрати, обумовлені інфільтрацією холодного повітря, Дж;
Qв.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;
ср – теплоємність води (4,19 кДж/(кг К);
ρ – щільність води, кг/л;
tг.в. і tх.в. – температура гарячої й холодної води, К;
N – число жителів|мешканців|;
n – число днів в розрахунковому періоді.