Введение к работе
. Актуальность нробжею, Пройжеиа обеспечения растущих потребностей народного хозяйства в топяивно-энергетячеекет ресурсах наряду е их. рациональный и эхономичнш использованием включает в себя із качестве неотложных задач поисї и разработку альтернативних ИСТОЧНИКОВ вНврГКЙ..
В- жянматических условиях среднеазиатских республик одним из перспективних, экологически чистых к практически неисчерпаема: альтернативних источников энергии является солнечная энергия.
Преобразование солнечной энергии в низхолотонгпиччънов топго к использование его в системах теплоснабжения жилих и коымуяйльно-бытоЕше обгактоа, являющихся крупнейшими потребителями тепла такого яэ температурного потенциала прэдетавляэт еобой накболоа подготовленную область практического яримйнэния.
Многолетний огшї эксплуатации сиетш солнечного горячего водо-скабаения в республике Узбекистан показывает, что за счет еолнеч-ной энергий моаэт быть покрито около 60/о родовой потребности в тепла, расходуемом as нужда горячего водойпабжонкя. Удовлетворение 50 теплопотробиости населения в сельской местности Республики Узбекистан'-; а горячей Еодоснобаснии за ечет еолнзчной зиергии позволило би еогр?.йігь оргаїичзслос» тсп'ттео зкттр.хтт-га более0 чгм 4 игл.т.у.т. в род, Созтзчнуэ скортта котэто тагенэ вспользос*,*?:> для получзиия киз:?орогг!!цк2.тькзро тешт дет !грд ептьсчого хозяйства п проькалс-пностп ргспуОлітп.
Однако, ггзсяхаба впедретая а няродга^озяйгтЕ'лппуя пралтшеу сметем солнечного горячого 2одоаімЗкз:п:я ег;з кзгпм5телы:и,что :^7,--яскягтея вчеот?с:1 стс:ггооть:і, шторизло'г.'-коетьв я сразнитодьио киской с*4-ктивкосгьп, отсутствием отлаженной технологии серийного прояэт-'одст2з основного элемента системы - солнечного коллектора (СК)о' В свети е'эта.? проблема поаызвкйя эффективности .к умзнызэння материалоемкости QC путем применения іюзня материалов а технологи?! -изготовления яэляэтея одної! !тз актуальная задач солнечной т-*;пло-зкзргаїнки.
Анализ тсэде-п'н:? рао^п":!.ч- пеполъсегагая еалг-тчпей епаргнн ;w рубежом поядзымзт, что од;г.;г! ::э пу-л-чл аж&гс-гя ГМУОр-.'.ПЛОЗНТЖ^"*"1 п стоимости СК япллстея пр:пгл;-";:,з плйс~-*лссо."нх ::діер;*алоп,. В г.::,:-ой с отгп* отличительной чор;о;ї СК з бл^айпой парса «счлза ;n«:';,'v; псвтзя~ннпя ох:г.:а их г:бгалл*л"~с:(нх олослтоп ча пласі:f.iccot»:-'.". імїоо-.п кз только способна об-йпг.чиїь !:.\к/:ну-> і-;.і'.ло;^:л!';у (ло:* ;at'!ivf)fiTntn;" поглугт) ,нэ к пог^езтьл r--.r.:-v:z лі:обл-."/ 'v.pujj'u :-:
выхода кз етрол в результате замерзания теплоносителя»особенно' при кзгоговяении теплоотводжцих -каналов (ТК) .тепкоприемникаСТП). Однако, махая теплопроводность, набольшая механическая прочность її низкая стойкость к естественному старанию пластмассовых ііаториаиов существенно прглятствуаэт широкомасштабному щншененио таких СК. Следовательно» соаданио СК є пластмассовыми элсигнтаади иопоеродстэзкно связано с выборои пластмассовых материалов е фи-энко-хшичаскиш и механическши свойствами, удовлетворяющими требованиям, предъявляемым к материалам .пригодным для-изготовления тех или иных их элементов,, При зто,ч, несмотря на низкиз теплотехнические її ызхашческие характеристики пластмассовых материалов, к СК с пластмассовыми элсыект&ш или полностью изготовленным из пласт-касс (за исключением свегопрозрачного покрытия) предъявляются то ке требования, что и к металлическим, т.е. высокая эффективность, прочность и надежность в эксплуатации.
Цель работы - поиск путей поешісніщ оффзктивности к создание ноЕїж СК с пластмассовыми элементами.
Для достижения поставленной цели тробовалось решить ежэдую-щие задачи;
выбрать наиболее подходящие плаетааееовыз материалы для использопакия их в СК;
разработать конструкции СК.с пластмассовыми эдементаиа, на уступіащка по своии энергсткчаеккм к технике—э^онокичаекки поісаза-' телям традиционней металлическим коллекторам;
определить спиаокиз еффзктивноети її разности тюяіератур в стдезькнх узлах г, седцкнениях разборного лкстотрубного "Ш е пласт-іяєсовізїи ЇК;
оиткмнзкроаать оепевнуа параметра ТП с иотсяжичєекк;лі луча-.-глглацокцини пласякиияг (ЛП) к пластааесегхмп ТК. а текяэ полностью квготовланнкх из плас-їмаес;
зкепор::::й!її!-.ько кееледзшть ьффгктьшасть СК е шггсткЕС-сосіїаи злокзигакк и сопзстгиить их є аффзктквкэетьо трад'лц!-'ОКлі?х .jхагх;:чееккж ко.жжг-орав«
Обї.зртом 52SH5iiil^.-5iii!2iii? есгжчгка ї-г.їЗггопотеиір.-г.Е'ігйгг ...г;-.:vrct:: с Т;1, t\*CTV.wr> ':л.ч гголгостп-? изго»"Ог.Гї.ги-з»о ггз '^е-ї--.-:,., ;; »; ";.-'.,:.-.:,ог.. , -:,-..п;іо;;зс:::.го:г :-:г^ конусе;- са vzi.;:..". j3*«v;
Научная новизна. Основними элементами новизны, которые автор 2ЫН0СИТ на защиту, язяяются:
обобщенная зависимость для термической эффзктивности разборного листотрубного ТП, в которой учтзны распределение температури по пирянэ элементов фиксации (ЭФ) Д1„ проводимость теплового зазора между ЭФ III и наружной, поверхностью стенки ТК;
зависимости для етносительннх эффектиикостей различных элементов и узлов разборного листотрубного ТП е пяастыаесовыки ТК;
зависимости для определения снижения Tc-f/ператури в различных эяемзнтах и узлах (соединениях) разборного листотрубного Ш;
рэзультаты исследований по оптимизации основных параметров ТЇЇ СК с пластмассегыии элементами;
з.члиричвекив зависимости для определения эффективности разборных СК в пласгиассовкуя элемзнтямя.
Достоверность результатов исследования. Достоверность полу-чоннкх результатов сеновзна нж хороаен совладении расчетных я знс-пзржектг.лькнх дакиих арі одшаког-ьпс исходных параметрах, ерав-нэнгед результатов расчетов е известным решениями я получении последние яз прэдлокенных зазиеигоетей при-еоотввїстгуяззих дояуцз-
Псаатаческсо -значений. Прэддожску конструкции.язготоаяс-п*.? и проиодеки лабораторию испытания оггнтк;?х образцов СК є гглзет^асео^:-::к элементам. Установлено зянжие теазготохничоекзіх характеряетли; отдельных элементов я узлов коллектора на его общую зсЫлктиякоеть >.! предложены пут.'ї уменьшения глняігая факторов .отргнртедыго ллтгяз--;нх на производительность СК„ Рэзуль?.'«.тч і.'сслздоедїг.ій могу? t5ur:> пеполъзозаки при разработке СК нового покояешя(с прикс-кекием пляста-лес) е улуч^еин&гл теплотешшческигпг и тєхшео-зютиоїяічоси:::"' хяранїор'.:сїот:.?.?.пік
Екздвокиа рззультатоз иселедоданай . Результати 5їсй„'?(ідо~г.:г:Л язилксь основой для еоздения опнтнлг обрізцоп СН є ргзборі'ізл л:;«--тотрубкш Ш (є кзхал-етчвекой ЛЯ к плаетпесосш ІК яз теплогтг-:',--:ого полиэтилена). Разудьгаїн зееладогагай напользозага; тагсет ітсч составлений технического зйдйкія ка разработку СК нового поколения с пластнассогім корпусом і* ТГІФ полносїю нзготоплаїліїл-.г из пластмасса '(полипропилена) методе:.? зксгрузгаї,
Діігрбацзд^рзАотц,, Результати дкссортаїхли ;.',олсг.с-і-пї пя: ??спубли:с.»нгкнх нлу'н-о-пелктлч^с.'глх і'оніоренцлях ;,0оно?!С!3 нлпу: '„:;-лзяи.ч "і опій использймішґ солнечно Я знїсг.гд Гі а-лг-адн;;:? хсзяПс:;г»г ;' (її \p."i.v -Іїій), "И-тясльзомкцл 70306:(03:-1^::^-1:: «ото'г'пгп < "кт?;;:' _>
практике народного і* хозяйства р&апуЗташи(рунзе ,1938), "Исподь-soeshko солнечной энергкк в народном хозяйстве" (ЇШКЄНЇ,І99І)е "Проблею к перспективы испояьзовашл нетрадиционных источников энергии* (Ккашнеа,1939), Научной ееитшзре лаборатории гвхиофкзнчес-кого тпр&вжзтп ЙИ НПО "ёизика-Согнцв" АН РУз (Тешяент,1992)„
Пубяикащга. - По sens дкесерткциокной работы епубаисосано II каучккх статей.
Структура w объем работа, Дкееертацкя состоит из введения, трох гдав,эакдочен»зк, списка литература из 8? щшызноваккя. Объем работа ео«авйяег!29 етраняц, в тем чиеяз кяззэстрацкй ЗІ, таб-«зд II, крисо&ьнай.
етДЕШУЗЕ РАБОТЫ
Во йведеншк ебеєшіака актуальность пробивку сформулирована цйль к задачи кеедадоЕ&ний t основные эяемэкты тучкой новизк:»ко-sops вшэсятея ks зациуу, пракгичаєкве значение р-ботц.
В первой главе приведен обзор я дан енсі'.їз вшроЕОГО опыта па
разработке н создйнш) анаетмаееовш: ЇП ккзкопотвнциахькьк; СК. Н&
основе анализа к обобщения мирового опыта е облаети разработки к
создают кизкопотенциаяыавс пя&сткаевовия ЇП СК наполнена' система
тизация ия по основкш признакам в составлена соответствующая кик
скфикация (рисі). Вкпоякаинцй енагкз позво.»1»? к-;брать накбогеа
подходящие пгаетяаееовыо ка?еряаег, етвечащие трвбоввнкки, продг-
явжяекнн дяя кзготоегвняк ЛП,ЇК їЛ,еветопро8ркчнога покригкя к іч,і
«окзожя^іоннаго коркуаа. . .
Бто2ак^Р|^ поевяг;енл игучешг термической аффетгекБкойти к оптиияэацкх оєковнші параметров СК є разборкам листотрубким ЇП с пластмассовыми ЇК„ В еуг,егавуюфдх зависимостях дкя термической sc фектквностк разбормкх аиетотрубилх ТП не учтено распределений те:.-: пературы по охряне Э5 ЛІЗ. Как поназиваот иеслодоьаная, учет этогс фактора позволяет сугцаетвэнко раскрать фязико-мвханичбСїгу» хиртк-ку процаеед переноса" тепла кеаду Эй ЛП к "III і: поручить более дз-стоеернуй завискшеть для расчета терішческой вфрзккізкост: ргз-6ops«K «ютотрубкас Sit особенно, йзготозлаюсс: ка разнородных иь-твряіиговї ахасткасс (2К) f ызтеягос (ЛП).
Значение средней па шгряно тсішорйтури 32 ЛП разборка;; хисті трубкдх ТО (-ta) когло кайтк.кг
^ - _L-f 4- rlv <:>
і !
ПЛАСТМАССОВЫЕ ТШОПРИЕШМКИ ДМ СОйНЕЧНіЙ КОЛЛЕКТОРОВ
ї?ШкШ
.""'» гикгги -j :"z2.-i прлзі;з.ти чвсккя :ші :груі\сі;с труб, парзд^гяько
п~око друг і: ;:.pyr;> а создав
:;зкїглзг обпии
П!!Др*ЗЛЇЇЧСС-
:п:ї! ::аналои
Н
їрубц.уго-
й^да егп-
С пзрзгород-
кает мгяду
Й*Ю1Э (ОД!?0-
врс:ійи::р яз.; вчкося бахаї ахкуіїуйяторг
п
, Лучсггсггойгггдя глгетпкї j і нэготовлэна і:з -ггплопросод-I ггзго j.nropcjarat.'jrcr.^jrs-"! плоатвэдяшй !слиз.л-яз і лдаетїтассогих тоуб,пр'.:гл-і тіл: элец'зтггсшг !::г::сіц;пт ;::
о :ї;і
.1.1« І1"^с«":їг?;:~дшл ггг5еї:.г.~.ссс::мх гйплспртсїСїтазз-
Варакенио для распределений температура-по шркне Э& ЛП, подученное на основе решения бакансового уравнзния для элементарного участка Эф толщиной о к шириной АХ (рис.),швет вид
Подставляя значения Тхиз (2) в выражение (I) и,интегрируя
его, получаем , . .
h - — — (4)
ДміОад " .
термическая эффективность 3S*M.
Используя внрйженио (3) и, развивая существующие методы рае-
чета(Бэкмана,Даффи и Авезова), в -которых не учитывалось распреде
ление температуры по ширине ЭФ' ЛП и значение ^^ принималось рав-
іііш единице» в работе выведена обобщенная зависимость для опреде
ления термической эффективности (-?тп^ пхастыассовшс 2П, наиболее-
распространенных б шровой практике СК: s . '
^ 1
Ш Л„ Var ' ' Rt» fets '-?so
r^J І і . Rii^-
f:b^
(6)
(7)
(Є)
t- -
Выражение (5) дает возможность провести всесторонний теплотехнический анализ той или иной конструвции ІЇІ СК е учетом распределения температур в ЭФ ЛП ТП (в случае разборных листотрубкых ТП)> оценить снижение эффективности и разности температур в различных участках ТП, а также осуществить оптимизацию межтрубного расстояния(ширнну ЛП) и расхода теплоносителя через ТК ТП.
В частном случае, когда тепловой контакт между ЭФ и ТК идеальный, т.е. 0- = О» выражение (6) примет вид
Аь= W- (9)
№
Р-О
(аа^ъ^сЦк
В ТП СК е пластмассовыми ТК отдельные участки, непосредственно поглощающие солнечное излучение (СІМ ), для защиты от воздействия солнечного излучения могут быть полностью покрыты(обхвачены) ЭФ ЛП, T.e.(dHs0 ). В связи с этим выражение (6) для ТП с пластмассовыми ТК принимает вид
Д^- __i : + . , 1 (10)
Расчеты,выполненные для разборного листотрубиого ТП е пластмассовыми ТК с наружным диаметром 20 мм и толщиной стенки 2 ш, полностью обхваченными ЭФ ЛП из листовой стали толщиной 1мм и шириной 0,056 ц. при ширине ЭФ (ОІ) 0,0314 и, Ц9р^ =7.2 Вт/^^С), показывают,что расхождение между аначениями , при которых соответственно учтено и не учтено распределение температуры по ширине ЭФ ЛП, при толщинах воздушного теплового зазора между ЭФ ЛП и наружной поверхностью стенки Ш (QTS ) от 0,01 до 0Л2 мм,составляет, в среднем 4,5.
Зависимости *?9ф и Hts*?9b выражении (6) от о^ приведены на. рис.3. Как следует из сопоставления значений *5»9с? и W-rj^gp для воздушного и теплопроводного клеевого тепловых зазоров,- замена воздушного теплового' зазора ка клеевой теплопроводный позволяет существенно повысить значение Йт&^эф» .470 явяявтся весьма сущест-. венным фактором в повышении эффективности СК.
Сравнительно низкая эффективность разборных листотрубных ТП .объясняется снижением эффективности при передачо поглощенного солнечного тепла из одного элемента з другой вследствие рззборности конструкции(тачнее - неизбежности воздушных зазоров в местах сопряжения ЛП л ТК).
Как показывают выполненные исследования,оценка снижения эффективности в тех или иных элементах разборного яястотрубного ТП сводится к определению относительной термической эффективности ТП,
, io
Под еігаслїо.їиюй: тормкчсгкой эф$зстивкоетьз ТП понимается сгко-шониз їеруичоской зффзэтизностк реального ТП ( *?п ) к термической эффективности "III е идеальной тепловой характеристикой рассматриваемого L - го элемент» С?тп,)« относительно которого определяется термическая эффективность ТП,?.е.
hL - %яр (И)
Как показывает исследования, еущественгелти факторами,влияв-цини на термическую эффективность разборных лнетотрубных "Ш являются снижения эффективности б тепловом зазоре ыегду Эа ЛП и наруз-ной nonepxHocTbD стенки ТК, самой ЛП, в стенка ТК, а также на внутренней поверхности стенки ТК.
Выражения для определения относительных термических вффектив коехвй для теплового зазора С?втч ), ЛП С?втм)і стенки TK(_^w_ и внутренней поверхности стенки ТК I ^„н ), полученные на основа (5) - (8), yoitsys вид
^ = і - ~—4 Г « (12)
i*^W^ Ьт-1~Т -в*0
^с« s і г1 Г"» С13)
С » 4- ~8—, ' (14) .
1 L ч-В +С
Л - . . . . . (15)
Зависимость 1?мк от U„ *jS9 &т} для ТП.ЛП которых изготовле кг меди,алюминия и столи (0.^= О»^ ц» SU = і км), а 1л из тепл^ стойкой полиэтиленовой труби "с иарунним к внутренним диаметрами, соответственно. 2С к 10 ми Ow» 0,44 Br/U.cC) ,$fv =0,002 и, &5 = й,С5с6 v и !зч = 0,0ЗД26 и), приведена на рис.4. Как следует из рис.4,основное сникшие эффектизноети листотрубного ТП,ь оско-нем, гетходитсн яз диапазон изменения ^т5Отъ?зф0,г -^ Д "*^ iJ^'^' что соотг«ітсгвуст условной толцинэ воздушного теплового зазор.-; С,СУ!5 -г 0,1(,- vw и Пользе.
Как следует из виражений (ІЗ), чем выше коэффициент теплопроводности ыатериала ЛИ, и,соответственно, ^дп , тем визе ее относительная териическая эффективность. По этой причине Jill разборных яистотрубных ТП, как правило, изготавливаются из высокотеплопровод-
;злс материалов. Л
Завясшость 7отнот ~Ъ— ПРИ з = 0,0566 и приведена на
рие.5. О*
Из ряс.5 следует.что при изготовлении 1К из металлов сникени-еи эффективности з стенке ТК можно пренебречь. Однако, из-за низкой теплопроводности аеастыасеовкх материалов относительная зффзк-гизкость ТП с пхастиассовкш ТК снижается с 0,96 дэ 0,93 (т.в.ка
ЗаЕие:»моеть ^^ от ^"^-j при Un»p_0 = 7,2 Вт/(м-С), 0.^=. =0,1 и, Ut»&ti!?,*- ^ Br/(«^-C),^w = 0,44 Bt/(u.0C),Sw -0,002-4. &j = 0,0566 и и S,, - 0,05206 м приведена на рие.6. Как видно из р:;с.6, при увеличении <ік^,- от 2С0 до IOOQ Bs/(*T.C) увеличение относительной эффективности ТП, ЛЛ которого изготовлена из ыэди, алгшпия и стали, еостагяяэт,соответственно, от 0,8957 до 0,9772, от 0,8935 до 0,9779 и от 0,9173 до 0,9823.
. из ряс.4-6 видно,что снижение эффективности s отдельных зле-:интвх разборного ліістотрубкого ТП однозначно определяется ветчиной термического сопротивления этих элемФнтоз. Следовательно,покы-пениэ общей термической эффектианосги разборки* листогрубнкх "Пі связано с уменьшением термического сопротивления их отдвлыап, эле-гігнтоз я узлов.
Одной из оскоЕИпг характеристик СК является конечная теїліе-рзтурз получаемой s них горячей года, зала сякая, э его» очередь, с? температуру отдельных элементов ТП, через которые пер^да^тся "сглоценноо солнечнее тепло, и их термических сопротивлений.
"спельэуя балансовые уравнения для отдельных участков ІП, я работе установлена соответствуете внряяенкя для разности «ехгу г.гзясиыалъной темперітурой .ЧИ (т.е.в ге сеглдине) и темлератугеи ;і тачке ;;онт.**та ЛИ с Э-3, разности температур olt Лі] и наружноЛ ло-":.-:v^cr4 егг'ікя 7Н, разности теклерятур клружчой и гиутЕ*'га"'3 п^-~;ст-'г:т.т стгигги ТК .'; газнос^л те'шерчтур .т"і*тг5.жч?і5 ~ойг-хчсст/
?-,-С"г:огчтазл;
WW З^ГГ (^+-^--Іа , (18)
tw'"tf= A^i. Vt+Tu—И'
Как показывают расчеты, для СК.ЛП которых изготовлены из меди, алюминия и стали, при ширине ЯП (2CUn ) 0,2. м, толщине I мм, при -fc0 = 30C,-ta = 50С и tynorA * 420 Вт/м2 значение (WU) составляют, соответственно, 4,2С, 6,0С и 17,2С.
Для этих случаев при (ЗІ * 0,0314 ы и при изменении Rn от 500 до 1000ВтАм^.С) разность температур в тепловом контакте между ЭФ ЛП и наружной поверхностью стенки ЇК, уменьшается с 1,63 до 0,81С для медной, с 1,59 до 0,7SC для алюминиевой и е. 1,22 до 0,61 С для стальной ЛП.
Разность температур наружной и.внутренней поверхностей стенок металлических ЗК, как и ожидалось, благодаря их высокой теплопроводности, достаточно мала и в практических расчетах может не учитываться. В тоже время перепад температур на стенках пластмассовых ЇК при наружном диамет-ра 0,02 м и изменении толщины стенки от I до 2 ми составляет 2-4С для ТП с медной и алюминиевой ЛП и 1,5-3С со стальной ЛП.
Как показывают расчеты, разность температур на внутренней (теплообыенной) поверхности стенки ТК,Ш1 которых изготовлена из меди,алюминия и стали, при изменении dL^^.p от 200 до ІОООБт/Си2.0' составляет, соответственно, 5,1 - 1,0С, 4,9 - 0,9С и 3,6 - С,8С.
В целях снижения материалоемкости разборных яистотрубнцх ТП
с пластмассовыми ТК в работе оптимизирована ширина (2 Qlm) ЛП
(т.е. мезгтрубное расстояние ЇП), Расчетное выражение для оптими
зации Qwимеет вид (
мто " n[u&n5>An(aM,+ a')tmrp]
Оптимизация расхода теплоносителя через СК основана на построении графической зависимости ^ от dUc^ „ по формуле (5) с со-
ответствувдии учетом зависимости cLk^ _^ от режииа и характера дви-
жения тсллокоситэля a TIC.
Третья глава посвящена натурным исследованиям эффективности СК с пластмассовыми элементами. На основе выполненных научных исследований в І986-І99ІГГ. разработаны и испытаны в лабораторных условиях опытные образцы СК с разборным листотрубным ТП (со стальной ЛП и пластмассовыми ТК), а также с .ТП, полностью изготовленным из пластмассы.
Результаты испытаний этих коллекторов сопоставлены с результатами испытаний металлических СК В.8005 и В.8203, разработанных в ФТИ НЛО "Физика-Солнце" АН Г<Уз в прздндуїдие года.
Принципиальная схема СК с пластмассовыми ТК приведена на рис.7. ЛП ТП изготовлена из листовой стали с вштамповакшыи желобами с кривизной, соответсгзущей наружному диаметру Тп. В качества ТК использованы, пластмеесовые трубки на основе полиэтилена низкого давления и высокой плотности е наружным я внутренним диаметрами, соответственно, 20 и 16 мм. ТК уложены в вызтэмпованшх желобах ЛЛ и сверху полностью покрыты (обхвачены) ЭФ, которые также изготовлены из листовой стали» ЛП и ЭФ соединены между собой заклепками.
Лдя уменьшения отрицательного влияния теплового зазора между ЭФ и ТК на эффективность коллектора тепловой зааор заполнен теплопроводной пастой.
Испытания СК проводили по общепринятой методике.
Результаты сравнительных исследований по определению среднедневной вффективности (?) обработаны з виде зависимости
Z аТ-Ъа
fr - ? I — ' * ) * {21)
Зависимость *> испытанных СК о? —~—— приведена на ркс.8.
Из рис^в следует, что при среднедневной температура окру-кмяаГ среды "Ь&а * 25 і 30С ж срэднэднэвном значении приходя срртрноЯ солнечной радиации "^яЛ = 700 * 750 Бт/м2, температурах исходной эоды 15 * 20С я получаемой гортай воды 50 * 60С ерсднеднрвягм значения эффективности исследованиях коллекторов составили; 0,20 t * 0,33 для СК с пластмассовыми ТК, 0,41 » 0,42 для СК тип» 3.6005
(с "ПІ кз меньшие тташгс-сварных-радиаторов типа РСГ2) к 0,34 * 0,35 для СК тппа В.6203 (с иетидлическиш 1). Относительная высокая эффективность СК В.6005 по сравнению с СК е разборками яис-тотрубншг ТП из стали и пдастыасе объясняется конструктивный различием их ТП. Термическая эффективность радиатора' РСЛ2 при использовании его в качеств ІП в СК 0,950 ~ 0,975, а термическая эффективность разборках яистотрубнзле ТП с ЇК из стели и пдасткасе, как покгзю&ог расчеты, составляет от 0,7 до 0,83.
Ка основе анализа результатов проведению: сравнительных испытаний нами установлена (табяЛ) зависимость эффективности исследуемого и^сравниваемых коллекторов от режима эксплуатации (от параметра (-fcf —fco*V Q/nab .
Таблица I.
Обозначения СК по-тае.7 : Ьф"*» Д« определения средней sa
jj«u., . ПЄрИ0Д эксплуатации эффектинрсти
( ? ) в зависимости от (t-t-^g* )/4W5
в" Їі- 0.^2 - 5,11 (+4-tlH )/ б »?* = 0,54 - 6,Є2 (±Г%* }/ 0/«а*" в ^- 0,44 -5,40 (ІТі-ї** )/^дЛ Корпус СК по рис.9 кеготоелсі; из понозлоксида (на основе эпоксидной смоли ЭД-0) по технологии,разработанной с ОТИ НПО "іизика-Солнце" Ш РУз. Конструктивно дно и боковые стенки толщиной ЗО ілі лвляЕтсл одновременно тепловую изоляторам:. ТИ коллектора представляет- собой плотно угсженшз друг к другу ряди пластмассовое труб (кз теплостойкого полиэтилена) с наруика диаметром 20 ка к толщиной стенкЕ Z ш. Испытания проводили с одно- елоиным «ватопрозрачншз покгиткои корпуса и без ного, Результати испытаний, обработанная в виде зависимости (21), приведену на ;з::с.Ю. *гр&кения для определения ередкедневной эффективности СК с односдо^наа СЕВтопрозрачнзгы покрэтиен корпуса к без него пр.» отом соответственно vxeon вид: Как слэдуо? из c^e.IOj гра средней температуре окружгсцей ере.сі ' -^ -і 20 4 30С к среднедневном значения прмзеода суммарной солнечной рэдчзцтга Ч^мй3 700 + 800 Вт/їг, яемпарагурах исходной вo;ni -t »j - 15 4' 25С и низких температурах получаемой горячей іодьі-fcj , =30-» І0С среднедневное значеияэ гфрективнаетн птаст-нассових СК о однеолойкнм светопрэзрачтат пэтератссек ш без него еввтазляет, ееотзвтетвеякэ, 0,54 я-0,67. Результата испытания СК с ТП, подчостьв изгвтапЕвкгых яз пластмасс, показывает, что для повышения ерздней теыяэозтурч те-мвновмтялч з ТК по еравнвнип е температурой округмпцей срїдн к» 14 - 15С целесообразно применять СК без свотоггрезрачного покрити.і. Однако, эффективность таких коллекторов сущ*=т*екно аавчеят от скорости зетра (по срагкекяв с СК со светояреэрачкиа пскритиг:?). Анализ реэультатея расчетных я экспериментальных наследований СК показывает, что повышение гффективности СК при прочих равных условиях сводится :с позытэгап термической эффективности :«.х. Тії. В евоо очередь, термическая эффективность ТП загноит от конструктивных я теплотехнических характеристик ах отдельных ялеыентов. Из впита разработки и еоздания разборных лиетотрубных ГД такяа следует, что для пеяшения их эффективности,в первую очередь, КЬ-обходяио стремиться к повкяепяг» тарнячзакой эффективности ЛП{ ^л„). Для случая ТП, полиэстыз изготовленных из пластмасс, данная задача может быть решена усовершенствованием конструкции и технологии изготовления ТП. Расчеты показывает, что ддя пгастмассоигс ТИ наиболее оптимальной является конструкция, принципиальная схема которой приведена на рис.9. ТП при этом нопзт Сыть изготовлен методом экструзии. Попаренное сечение ТК может иметь фор.ту квадрата или четырехугольника. Тесмическая зффеятигность такого ТП достиг»от 0,94 -» 0,9*3, что,практически, пруб.тажается к термической эффективности металлических ТП из отопительных стальных радиаторов типа ГСГ2.' В прилптглнии к диссертации пряредены результата расчетных исследований по определению эяенсмичеекм аигодного пож'.на эксплуатации разработанных к сбеледоэанных солнечных кслл-гиторот и пр:--'дбльно-допустимых значения отношения удзльгапг trr. питальних затре*; к стоимости тештогой енаргіти при ах эксплуатации в системах летнего гооячего водоснабжения. сСатг похаживает анализ, для летнего горячего потг-смаб^нид н^'.т.ту'"":?-,' показатель їїмєот сплнэчкиЛ колг^'гтор ел езетепрозсачн!-"-.: 16.:- погрытием корпусами теплсприемником, изготовленным из пластмассовых труб. Г; На основе анализа и обобщения мирового опыта в области разработки и создания ниэколотенциальных СК с пластмассовыми элементами для подогрева вода выявлены основные тенденции их развития и,предложена классификация их теплоприемников, а также выбор материалов для их изготовления. Изучено распределение температуры по ширине элементов фиксации J3JI и на этой основе установлена корректная зависимость для определения термической эффективности разборных листотруб-ных теплоприемников с лучепоглощащей пластиной из металла и тв-плоотподящим каналом из пластмассы. Изучено снижение эффективности в элементах разборных листотрубных теплоприемников и установлены соответствующие выражения для определения относительной эффективности ЛД, теплового зазора между ЭФ и Тії, а также стенки ТК. Установлена степень влияния снижения эффективности в отдельных элементах теплопри-емника на общую эффективность СК„ Изучено снижение температуры в Ж1, в ЭФ, а также в элементах ТК разборных жистотрубкых ТЯ и на зтой основе установлены соответствующие зависимости для определения разности температур в этих элементах. Оптимизированы основіме конструктивные и режимные параметры рлзбооных листотрубных теплоприемников е пластмассовыми теплоотводяпигїи каналами/-а тагам теплоприемников, полностью из-готовленшх из пластмасс. Разработаны и созданы опытные образцы солнечных коллекторов с разборкам листотрубным теплсприемником е металлической, (стальной) ЛД и плястмассовыш ТК,..а татае с ТП, полностьо изготовленным из пластмассы. Проведены натурные испытания и на их основе установлены эмпирические зависимости для определения их термической эффективности, хороио еогласущиеся с результатами расчетных исследований. "?. Остановлены экономически выгодный режим эксплуатации разработанных і-. сбследоЕРЛпых солнечных коллекторов и предедьчо-дс-ттуег.к'ые з на іеигія стчодгния удчльных капитальных затрл? ч стс:т-VC'CTH тегдоччС энелгих чтет т ^"-сглуатации в системах летнего горячего водоснабжения.
Похожие диссертации на Повышение эффективности солнечных коллекторов с пластмассовыми элементами
