Введение к работе
Актуальность проблема Вопроси, связан-шй с производством и использованием первичных эяергоресурсов, такие как рост себестоимости органического топлива, обострение экологической ситуации, обусловленное загрязнением окружающей среди топлиЕОисполвзухщам.ч установками, особенно при увеличении масштабов потребления низкосортного твердого топлива, очень остри. Поэтому, становится есє более необходимым использование нетрадиционных энергоресурсов наряду с внедрением энергосберегающих и элективных технологий.
Диапазон применения возобновляемых источников энергии в на-родохозяйственной практике достаточно широк: обогрев и охлаждение зданий, сушка сельхозпродукции и различит материалов,опреснение и подогрев води, автономное энергообеспечение и т.д.
На нетрадиционнее источники в обозримой перспективе будет приходиться все больше увеличиЕпвдаяся доля в производстве энергии. Например, если в 1987 году она била равна 10 X, то по прогнозу ученых, в 020 голу доля нетрадиционных источников энергии должна составить ?А Z, и выработка 1 кіт энергии с использованием таких источников по экономическим оценкам эквивалентна 0,409
КГ УСЛОВНОГО ТОП.ВЦТ?ґі.
Cat югФаооиов.ч:! нанеся источники энергии наиболее рационально 1,'ЛГ'УТ Н'.іЛ'ГИ ПрИМ-'.'НОІЧіе И ПИЮСредеТВеиНОЙ ґшшости от потребителей, п части .'cm. ->і',''ргид ссмшд может быть преобразована на соответствующих установках и использована как тепловая. Это весьма нахно. т.к. на долю тепловой приходится около трех четвертей потреб ляеіюй энергии.
Конкуронтоепеообшл'н по сравнению с традиционными установ-кями являвся гелиооуїзішаї длп сушки сена, ЛЄСО№сериалов и сельскохозяйственных продуктов. Это перспективное направление использования энергии Солнца, особенно в условиях сухого и паркого климату Средней Лани, где сдержпвагаїш; ffainopu развития уровня использования солнечной энергии, (напритер, зависимость от гц-еме-ни) скалываются не очень сильно и к сегодшнчнену дни в мировой и отечественной нраігсике накоплен большой omit внедрении оуганлі их установок и устройств. Одним ив простейших примеров таких установок является комплекс '.рис. 1). состоявши ив гслиоколлеіггор.ч (I), веитчлпт<ччкіг-() устройства (V.) и ноті>еЛителя тепловой энергии (Я).
Однако, эффективность работы таких сушильных устройств зависит от температуры, которая может Сыть обеспечена средствами гелиотехники, и ее повышение, достигаемое совершенствованием теплотехнических и конструктивных характеристик составных элементов таких установок, является актуальной научно-технической задачей.
Уровень теплообмена на лучевоспркнимагаек поверхности, следовательно, и степень нагрева теплоносителя, в итоге, и КПД всей системы - солнечной установки в целом зависят от конструктивного решения коллектора - осноиного элемента, где формируются требуемые характеристики, в частности, сушильного агента - воздуха.
Вопросам практического применения гелиосушилок начинают уделять серьезное внимание в 1960 - 1970 годах. На ранних этапах разработки и внедрения таких установок и вплоть до последнего времени по разным причинам не изучались локальные характеристики режима течения теплоносителя в каналах гелионагревателей. Структурное исследование гидродинамического и температурного полей потока теплоносителей позволяло бы найти возможные резервы повышения эффективности работы существуших установок, следовательно, их модернизации, а также пути разработок новых установок.
Цель работы- выбор путей и средств усовершенствования режимных и конструктивных параметров плоских воздухонагревателей в составе систем - утилизаторов солнечной энергии, в связи с чем в качестве вадач исследования выдвигаются следующие:
-
Разработка математической модели солнечного коллектора
-
Численное решение системы дифференциальных уравнений, описывающих математическую модель исследуемого коллектора;
-
Разработка и создание экспериментальной установки по исследованию радиационно -конвективного теплообмена в гелиоустановках;
-
Проведение экспериментального исследования гелиовоздухо-нагревателя на лабораторной стенде с имитатором солнечного излучения;
-
Сопоставление экспериментальных и расчетных данных результатов исследований;
-
Разработка инженерной методики по усовершенствованию режимных и конструктивных параметров воздухонагревателя - коллектора солнечной сушильной установки.
Научная новивна работы ваключается в: 1. Предложен вариант лучевоспринимаюоей плоской поверхности воздушного коллектора, способствующей существенному росту тепло-
- 5 -отдачи с поверхности.
-
Проведено 'исследование структуры полей скоростей и температур развивающегося турбулентного течения в плоском канале ге-лиоколлектора.
-
Получены новые данные по экспериментальному и расчетному исследованию радиационно-конвективного теплообмена на поверхности, профилированной сферическими углублениями.
-
Получены новые зависимости по теплообмену в плоских каналах воздушных коллекторов низкопотенциальных гелиоустановок.
-
Разработана инженерная методика определения теплопронз-водительности воздушного коллектора по оценке термического и эксергетического КПД.
Практическая ценность работы заключается в возможности использования программ численного расчета и результатов экспериментального исследования при разработке новых и модернизации существувдіх теплотехнических систем. Аппроксимирующие зависимости могут быть использованы при комплексной анализе режимных и конструктивных параметров гелиоустановок.
Внедрение результатов работы. Результаты исследований использованы в методических разработках при выборе теплообмешюго оборудования энергохозяйства промышленного предприятия. Методика численного моделирования сложного теплообмена внедрена в учебный процесс.
Об использовании и внедрении результатов работа имеются соответствующие акты.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на-
1-ой Республиканской научно-технической конференции " Проблемы эффективности в машиностроении Узбекистана " (Ташкент, 1989);
Научно-практической конференции " Интенсификация и повышение научно-производственного потенциала" (Караганда,1989);
3-й Всесоганой научной конференции по проблемам энергетики теп-лотехнологий " Интенсивное энергосбережение в промышленной теп-лотехнологии" (Москва, 1991).
Публикации. По материалам диссертации имеются б опубликовании* работ.
Структура и объем диссертации. Диссертация постоит ия введения, четырех глав, ваклпчпнип, списк/ч литературы ип 1"! наименования и приложении на \" страницах. Работа пчлоиена на 19ft oTfwmwwx матичопипного текгтч, рклкпяя 46
рисунков и 4 таблицы.
