Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Солнечные коллекторы




Плоский солнечный коллектор представляет собой теплообменник, предназначенный для нагрева жидкости или газа за счет энергии излучения Солнца. Область применения солнечных коллекторов – системы отопления жилых и производственных зданий, системы кондиционирования, горячего водоснабжения, а также паросиловые установки (энерго) с низкокипящим рабочим телом.

Эффективность коллектора определяется его оптическим и тепловым к.п.д. Оптический к.п.д. показывает, какая часть солнечной радиации достигнет поверхности остекления коллектора, оказывается поглощенной абсорбирующей черной поверхностью и учитывает потери энергии, связанные с отличием от единицы коэффициента пропускания стекла и коэффициента поглощения абсорбирующей поверхности. Для коллектора с однослойным остеклением: , где - произведение коэффициента пропускания стекла на коэффициент поглощения абсорбирующий излучение поверхности при нормальном падении солнечных лучей.

Если угол падения лучей отличается от прямого, вводится поправочный коэффициент , учитывающий увеличение потерь на отражение от стекла и поглощающей поверхности. Тогда оптический к.п.д. с учетом угла падения лучей: , где .

Кроме этих потерь, в любом коллекторе присутствуют потери теплоты в окружающую среду , которые учитываются тепловым к.п.д., который равен отношению количества полезной теплоты , отведенной от коллектора за определенное время, к количеству энергии излучения, поступающей к нему от Солнца за то же время:

, где

- площадь апертуры коллектора, в стерадианах;

- плотность потока солнечной радиации.

Оптический и тепловой к.п.д. коллектора связан соотношением: .

 

Тепловые потери характеризуются полным коэффициентом потерь: , где

 

- температура черной поглощающей поверхности;

- температура окружающей среды.

Величина может считаться постоянной. Тогда, подставив , формула для к.п.д. приводится к виду:

.

Тепловой к.п.д. также может быть записан через среднюю температуру протекающего через него теплоносителя:

, где

- средняя температура теплоносителя;

- параметр, называемый «эффективностью коллектора» и характеризующий эффективность переноса теплоты от поверхности, поглощающей солнечную радиацию, и теплоносителю, он зависит от конденсации коллектора и равен 0,8-0,9 – для плоских воздушных коллекторов, 0,9-0,95 – для плоских жидкостных коллекторов, 0,95-1,0 – для вакуумных коллекторов.

Плоские солнечные коллекторы обычно используют в системах, где уровень нагрева теплоносителя не превышает 80 оС. В том случае, когда необходим нагрев до более высоких температур, используют вакуумные коллекторы.

В вакуумном коллекторе объем, в котором находится черная поверхность, поглощающая солнечную радиацию, отделен от окружающей среды вакуумированным пространством, что позволяет значительно уменьшить теплопотери в окружающую среду за счет теплопроводности и конвекции. Потери на излучение подавляются селективными покрытиями. Теплоноситель в вакуумном коллекторе можно нагреть до 120-150 оС.

В плоском коллекторе площадь окна равна площади лучепоглощающей поверхности и поэтому плотность лучистого потока не увеличивается. При использовании концентраторов, т.е. оптических устройств типа зеркал или линз, достигается повышение плотности потока солнечной энергии. Это имеет место в фокусирующих коллекторах, требующих специального механизма слежения за Солнцем. Зеркала – плоские, параболоидные или параболоцилиндрические изготовляют из тонкого металлического листа или фольги или других материалов с высокой отражательной способностью; линзы из стекла или прозрачных пластмасс. Фокусирующие коллекторы обычно применяют там, где требуются высокие температуры (солнечные электростанции, печи, кухни и т.д.). В системах теплоснабжения зданий фокусирующие коллекторы не используются.

Системы солнечного теплоснабжения. Нагретый в коллекторе теплоноситель может быть использован в системах отопления, горячего водоснабжения и для технических нужд.

а) Схема по принципу термосифона: бак с водой выше коллектора, нагретая вода в верхнюю часть бака-аккумулятора БА, а холодная вода вытесняется снизу. ДИ – дублирующий источник теплоты, К – коллектор. Системы горячего водоснабжения по этой схеме достаточно простые и получили широкое распространение.

 

 

б) Схема с принудительной циркуляцией с помощью насоса. Насос включается автоматически, как только разность температур в верхней части коллектора и в нижней части бака достигает заданного значения. Бак может быть ниже коллектора.

 


Поможем в написании учебной работы
Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой





Дата добавления: 2015-04-19; просмотров: 380. Нарушение авторских прав; Мы поможем в написании вашей работы!

Studopedia.info - Студопедия - 2014-2022 год . (0.015 сек.) русская версия | украинская версия
Поможем в написании
> Курсовые, контрольные, дипломные и другие работы со скидкой до 25%
3 569 лучших специалисов, готовы оказать помощь 24/7