Главная страница Случайная страница
Разделы сайта
АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника
Розрахунок і проектування сонячних установок
|
|
Основним конструктивним елементом сонячної установки є колектор, в якому відбувається уловлювання сонячної енергії і її перетворення в теплоту, нагрів води, повітря або якого-небудь іншого теплоносія.
Розрізняють два типи сонячних колекторів – плоскі і фокусуючі. В плоских колекторах сонячна енергія поглинається без концентрації, а в фокусуючих – з концентрацією, це значить, що збільшується щільність потрапляючого енергетичного потоку.
Показником ефективності сонячного колектора є його коефіцієнт корисної дії, який дорівнює тепло генерації колектора до кількості сонячної енергії, яка потрапила на поверхню колектора:
| η к = Qк/(Ек·А) | (1.1) |
де Qк – теплогенерація колектора, Вт·год.; Ек – кількість сонячної енергії, яка потрапляє на 1 м2 площі колектора, Вт·год/м2; А – площа колектора, м2.
Величину Qк можна визначити по рас ходу теплоносія m кг/с, її питомої теплоємності Ср Вт·год/(кг·°С), і різниці температур теплоносія на виході Т2 і на вході Т1 колектора, або:
| Qк = mСр(Т2 – Т1) | (1.2) |
коефіцієнт корисної дії колектора сонячної енергії розраховується ефективним оптичним ККД η 0 і ефективним коефіцієнтом тепловтрат Кк:
| η к = η 0 – Кк(Тт – Тв)/Ік | (1.3) |
де Ік – інтенсивність потоку сонячної єнергії, Вт/м2; Кк – ефективний коефіцієнт тепловтрат, Вт/м2·°С; Тв – температура повітря, °С; Тт – температура теплоносія, °С.
Ця формула дає миттєве значення ККД колектора сонячної енергії.
Умова. Визначити щоденну сумарну кількість сонячної енергії у травні, яка надходить на поверхню колектора, повернуту на південь під кутом β = 35° в точці місцевості північної широти φ = 50°.
Розв’язок. Розрахунок проводимо із урахуванням значень, що вказані у додатках 4 і 5.
Загальна кількість теплової енергії, що розташована під кутом:
,
де Кпр, Кр - коефіцієнти, які враховують орієнтацію колектора відносно прямої і розсіяної радіації; Кпр визначаємо з додатку 4, Кр – за формулою:
.
Далі задаємося значеннями оптичних характеристик: встановлюємо, що для колекторів з одним шаром скла 
, для двох шарів – 0, 42.
З дод. 4 визначаємо, що сумарна теплова енергія (пряма і розсіяна), яка щоденно надходить на горизонтальну поверхню для заданої північної широти у травні становить: 
, 
. При цьому 
Значення теплової енергії переводимо у розмірні одиниці кВт· год.:
,
,
.
.
Додаток 4
Щоденне надходження сумарної Е, розсіяної Ер, сонячної енергії (МДж/м2) та температури повітря (°С) у відповідному місяці року для місцевості північної півкулі
| Показник | Місяці року | ||||||||||
| Е Ер tс, °С | Північна широта 47° | ||||||||||
| 4, 05 2, 56 -4, 5 | 6, 26 3, 87 -2, 6 | 10, 8 5, 8 2, 5 | 15, 84 8, 48 9, 3 | 20.25 9, 18 15, 6 | 23.07 19, 2 | 23, 62 9.04 21.4 | 20.11 7, 83 20, 5 | 14, 73 5, 98 15, 7 | 9, 18 4, 32 | 4, 03 2, 36 3, 9 | 2.7 1, 8 -1 |
| Е Ер tс, °С | Північна широта 48° | ||||||||||
| 3, 75 2, 48 -4, 5 | 5, 92 3, 75 -2, 4 | 10, 49 5, 7 2, 2 | 15, 21 8, 18 9, 0 | 19, 73 9, 18 15, 5 | 22.54 10, 0 19, 0 | 22, 83 9, 22 21, 0 | 19, 21 7, 8 20, 0 | 14, 6 5, 94 15, 6 | 8, 43 4, 28 9, 9 | 3, 68 2, 27 3, 8 | 2, 5 1, 75 -1, 0 |
| Е Ер tс, °С | Північна широта 49° | ||||||||||
| 3, 45 2, 38 -5, 5 | 5, 87 3, 61 -3, 69 | 10, 12 5, 61 2, 25 | 14, 52 7, 82 9, 2 | 19, 21 9, 18 | 22, 22 10, 0 18, 9 | 21, 41 9, 35 20, 9 | 18, 24 7, 74 19, 8 | 13, 29 5, 9 15, 5 | 7, 81 4, 15 9, 9 | 3, 31 2, 18 3, 7 | 2, 33 1, 7 -0, 8 |
| Е Ер tс, °С | Північна широта 50° | ||||||||||
| 3, 1 2, 29 -6, 1 | 5, 36 3, 43 -5, 6 | 9, 72 5, 53 -0, 7 | 13, 9 7, 51 7, 2 | 18, 76 9, 18 | 21, 82 17, 6 | 2, 52 9, 45 18, 8 | 17, 28 7, 69 17, 7 | 12, 65 5, 84 13, 7 | 7, 29 3, 91 7, 2 | 2, 92 2, 08 1, 0 | 2, 16 1, 62 -3, 7 |
Додаток 5
Середньомісячні значення Кпр для сонячних колекторів південної орієнтації з різними кутами їх нахилу до горизонту
| Кут нахилу колектора β, ° | Місяці року | |||||||||||
| Північна широта 45° | ||||||||||||
| З0 | 2, 14 2, 86 3, 13 | 1, 71 1, 99 2, 07 | 1, 42 1, 49 1, 45 | 1, 19 1, 17 1, 09 | 1, 07 1, 00 0, 89 | 1, 02 0, 92 0, 80 | 1, 04 0, 95 0, 84 | 1, 13 1, 08 0, 99 | 1, 30 1, 33 1, 26 | 1, 56 1, 74 1, 76 | 1, 86 2, 27 2, 66 | 2, 31 3, 27 3, 64 |
| Північна широта 48° | ||||||||||||
| 2, 21 2, 95 3, 19 | 1, 72 2, 05 2, 11 | 1, 49 1, 53 1, 49 | 1, 21 1, 19 1, 22 | 1, 08 1, 07 0, 93 | 1, 05 0, 95 0, 86 | 1, 06 0, 99 0, 88 | 1, 15 1, 11 1, 05 | 1, 32 1, 38 1, 31 | 1, 59 1, 78 1, 8 | 1, 86 2, 27 2, 71 | 2, 34 3, 29 3, 67 | |
| Північна широта 49° | ||||||||||||
| 2, 25 3, 00 3, 2 | 1, 76 2, 09 2, 13 | 1, 52 1, 57 1, 51 | 1, 26 1, 22 1.15 | 1, 09 1, 11 0, 95 | 1, 07 0, 99 0, 88 | 1, 08 1, 03 0, 91 | 1, 17 1, 14 1, 07 | 1, 35 1, 4 1, 34 | 1, 61 1, 72 1, 83 | 1, 88 2, 28 2, 73 | 2, 35 3, 32 3, 69 | |
| Північна широта 50° | ||||||||||||
| 2, 29 | 1, 81 | 1, 55 | 1, 29 | 1, 11 | 1, 09 | 1, 1 | 1, 2 | 1, 38 | 1, 65 | 1, 9 | 2, 38 |
|
|