Солнечная водонагревательная установка. Ляшков В.И - 6 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

полнять расход рабочего теплоносителя.
Более холодные слои рабочего теплоносителя, расположенные возле дна бака, по опускному трубо-
проводу 9 вновь направляются на вход КСЭ, где получают новую порцию тепла. Чтобы интенсифици-
ровать теплообменные процессы, в схеме предусмотрен циркуляционный насос 10. Циркуляция тепло-
носителя происходит непрерывно в течение всего светового дня, что обусловливает постепенное повы-
шение температуры t(τ) в баке. Рост продолжается до тех пор, пока не наступит равенство между при-
ходом тепла к воде в КСЭ и его расходом в виде тепловых потерь в окружающую среду и полезного те-
пла, отводимого потребителю.
Для снижения тепловых потерь бак и трубопроводы покрыты слоем теплоизоляции толщиной δ
из
.
При нагревании из воды выделяется растворенный в ней воздух и образуется водяной пар. Они вы-
водятся в атмосферу через воздушный клапан 4.
Заполнение СВУ водой допускается только при t
окр.
> 0
o
C. В противном случае не исключено ее за-
мерзание в элементах СВУ и, как следствие, выход установки из строя. Для предотвращения этого в ка-
честве греющего теплоносителя вместо воды применяют антифриз, температура замерзания t
зам
которо-
го меньше наинизшей температуры окружающей среды.
Движение теплоносителя в циркуляционном контуре СВУ может быть принудительным или свобод-
ным. В первом случае рабочий теплоноситель, как показано это на рис. 1, перекачивается с помощью
насоса 10. Установки второго типа называются термосифонными. Для таких установок циркуляцион-
ный насос не нужен. Движение теплоносителя при этом осуществляется за счет разности его плотно-
стей в опускной (холодной) и подъемной (теплой) ветвях циркуляционного контура. Термосифонные
СВУ более просты и экономичны, но требуют размещения бака над коллекторами. Интенсивность сво-
бодной конвекции зависит в них от расстояния по вертикали между центрами КСЭ и бака. В насосных
установках расположение элементов СВУ относительно друг друга может быть произвольным, однако
их стоимость и эксплуатационные расходы выше, хотя процессы теплопередачи протекают более ин-
тенсивно.
2 ОСНОВЫ ТЕПЛОВОГО РАСЧЕТА СВУ
Рабочий процесс СВУ описывается уравнением теплового баланса
(
)
()
(
)
.
окрккббизизстстбопткл
τ−++++ρ=τη dttnfkFkdtcGcGсVdFq
(1)
Левая часть этого уравнения представляет собой приход тепла к коллекторам СВУ за счет солнечного
излучения, а правая часть – расход тепла на нагрев греющего теплоносителя, стенок бака, коллектора и
слоя теплоизоляции, а также потери КСЭ и бака в окружающую среду за период времени dτ. Уравнение
(1) записано в предположении, что температура стенки и изоляции бака равна средней температуре t(τ)
теплоносителя. В этом уравнении приняты следующие обозначения: q
л
– средняя за световой день про-
должительностью τ
св
плотность суммарного потока прямого q
л
пр
и рассеянного q
л
рас
солнечного излуче-
ния, Вт/м
2
;
(
)
,1
рас
л
пр
лл
ε+= qq (2)
где
рас
л
ε
– доля рассеянного солнечного излучения в полном потоке солнечного излучения; F
к
= n f
к
–
суммарная площадь теплообменной поверхности системы КСЭ, м
2
; f
к
– площадь теплообменной по-
верхности единичного КСЭ, м
2
; n – число коллекторов; F
б
, V
б
– площадь наружной теплообменной по-
верхности стенок бака, м
2
и его объем, м
3
; c, c
ст
, с
из
– теплоемкость соответственно теплоносителя, стен-
ки бака, тепловой изоляции бака, кДж/(кг ⋅ К); ρ – плотность теплоносителя, кг/м
3
; t(τ) – переменная во
времени температура в баке,
о
С; t
окр
– температура окружающей среды (воздуха) в тот период года и су-
ток, для которого ведется расчет,
о
С; η
опт
– оптический кпд коллектора; k
к
, k
б
– коэффициенты теплопе-
редачи соответственно в коллекторе и в баке, Вт/(м
2
⋅ К).
Представим уравнение (1) в виде
()
,
окр
ккббкл
tt
Q
zfkFk
Q
Fq
d
dt
−
+
−
η
=
τ
∑
∑

Страницы