Введение к работе
Актуальность темы. Б ряде стран солнечный водонагрев стал традиционным. Одной из причин. сдерживающих распространение и широкое внедрение в РБ гелиотехнических установок, позволяющих сэкономить значительные топливно-энергетические ресурсы, повысить производство сельскохозяйственной продукции и улучшить экологическую обстановку, является отсутствие достаточно полно разработанных научно-технических основ высокоэффективных гелиотехнологий.
Гелиоколлектор. представлявший собою важнейший элемент гелиосистем, является также наиболее капиталоемким оборудованием, решай-щим образом оказывающим влияние на технико-экономические показатели. Имеющиеся в настоящее время в странах СНГ гелиоколлекторы отличаются высокой стоимостью, большими металлоемкость», массой и габаритными размерами, имеют невысокий ресурс работы в результате коррозии металла теплообменников. Все это сдерживает освоение солнечных водонагревателей в народном хозяйстве.
Перспективность использования солнечной энергии в сельском хозяйстве обусловлена территориальной рассредоточенностью многих пот— ребителей, их невысокой мощностью и наличием обьектов, нуждающихся в автономном сезонном энергообеспечении.
Поэтому научные исследования, направленные на создание и применение высокоэффективных гелиосистем в сельском хозяйстве республики, актуальны и имеют важное народнохозяйственное значение.
Большой вклад в развитие гелиоэнергетики внесли известные уче— ннеійаффи Ц.А., Бекман У.А., Клейн С.А.,Авезов P.P., Васильев Л.Л., Сарнацкий Э.В., Севернее М.М., Стребков Ю.Д., Тарнижевский Б.В.
Связь работы с крупными научными программами. Работа проведена в соответствии с республиканскими научно-техническими программами! "Энергосбережение" U988 - 1992 гг), "Механизация" (1991 - І996 гг>« "Ресурсосбережение" <1993 - 1995 гг). Выполнялась работа в БелНИИНСХ С 198В по 1996 гг.
Цель и задачи исследования. Целью диссертационной работы является снижение потребления энергии о сельском хозяйстве за счет применения высокоэффективных гелиотехнических систем. Достижение поставленной цели требовало решения следующим задачі
оценить солнечный энергетический потенциал РЄ И возможности его использования в сельском хозяйстве; -
разработать математические модели для расчета теплообменнмх
процессов, протекающих в гелиосистемах с трубчатыми коллекторами;
— провести теоретические и экспериментальные исследования по
определении оптимальных конструктивных параметров и режимов работы
гелиосистем;
- выбрать и испытать наиболее приемлемые материалы для гелио-
коллекторов;
— разработать перспективные оригинальные конструкции гелиосис
тем и испытать их в производственных условиях;
- дать энергетическую и экономическую оценку разработанных ге
лиосистем.
Научная новизна полученных результатов. Впервые для РБ определены почасовые и сезонные коэффициенты пересчета прямого, рассеянного, суммарного и отраженного солнечного излучения с горизонтальной на наклонную поверхность, а также оптимальные углы ориентации гелиоколлекторов и расстояния между- рядами гелиоколлекторов при проектировании гелиосистем на ограниченной поверхности.
Разработаны математические модели для расчета процессов тепло-и массообмена в гелиосистемах различных типов.
Определены материалы для изготовления гелиоколлекторов, конструктивные параметры и режимы работы гелиосистем.
Установлено, что эффективность работы комбинированной, саморегулирующейся за счет использования фотопреобразователей гелиосистемы на 20—25Х выше, чем системы с естественной цирк/ляцией.
Разработаны принципиально новые оригинальные конструкции гелиосистем, новизна которых подтверждена авторскими свидетельствами.
Практическая значимость полученных результатов. Разработан пакет программ для расчетов на персональных компьютерах, позволяющий обосновать оптимальные параметры и режимы работы при проектировании гелиотехнических систем.
Разработанные на основе полимерных материалов гелиоколлекторы позволяют, наряду с удешевлением, избавиться от коррозии, снизить металлоемкость, повысить ресурс работы.
Разработанные гелиосистемы апробированы в ряде хозяйств и на обьектах бытового назначения! на экспериментальной базе имени Суво-а Узденского района (19В9-1990 гг), в колхозе "К.Маркса" Воложин-Ского района (1991-1992 гг), в колхозе "Правда" Минского района (1992-1993 гг), в поселке Ратомка Минского района «1993-1994 гг), поселке Ивановичи Минского района <1993-1994 гг), в поселке Шани-попь (1994-1995 гг) и в колхозе йалькп иаержинского района (1996 г),
в СХКП "Обухова" и СХКП "Прогресс" Гродненского района (1996 г).
В соответствии с заключенными договорами по разработанной нами технической документации заводы "Гидродинамика" (г.Минск) и "Обл-агрцпромзнерго" (г.Гомель) изготавливают, а коммерческие предприятия "Пилот плюс" и "Шолфт" устанавливают на производственных и бытовых обьектах гелиосистемы, которые позволяют снизить затраты энергии на подогрев волы на 30-707..
Пснопиые положении диссертации, выносимые на защиту. В диссертации проамализировны, научна обоснованы и выносятся на защиту следующие ЛОЛОЖЄНИЯІ
-
Математические модели, описывающие тепломассобменныо процессы в гелиосистемах различного типа с трубчатыми коллекторами.
-
Теоретическое и экспериментальное обоснование эффективных конструктивных параметров и режимов работы гелиосистем.
-
Высокоэффективные конструкции гелиосистем из новых полимерный материалов.
Личный вклад соискателя. На протяжении ряда лет автор является ответственным исполнителем выполненных научно-исследовательских работ по данной темр. Им выполнен следующий комплекс работ: постановка задачи: выбор методов экспериментальных исследований тепломассобмен— пых процессов в гелиосистемах) разработка математически:! моделей и проведение расчетмо—теоретических исследований па изучении тепловым процессов в гелиосистемах! разработка, создание и исследования экспериментальных образцов. Автор принял участие в проведении опытно-конструкторских работ по создании» гелиосистем и в испытании их опытно-промышленных вариантов в производственных условиях. Все исследования, включенные в данную работу, выполнены лично автором или при его участии.
Апробация результатов диссертации. Основные положения диссертации доложены на Всесоюзной конференции " Энергосберегающее электрооборудование для АПК (г.Москва, ВДНХ СССР, 1990 г), на Всесоюзной научно-технической конференции "Перспективы развития энергетики и электрификация агропромышленного производства" (г.Москва, ВИМ, 1990 г), на Всесоюзном семинаре "Нетрадиционные электротехно-логии в сельскохозяйственном производстве и быту села " (г.Москва, ЗИЭСХ 1991 г), на республиканской научно-практической конференции "Результаты научных исследований, выполненных в соответствии с государственной программой по ликвидации в республике последствий катастрофы на Чернобыльской АЭС" (г.Минск, РелНИИНТИ, 1992 г), и»
4 Международной конференции "Зоэможности экологически чистой энергетики и энергосбережения" (г.Минск, 1993 г), на Международном семинаре "Тепловые насосы и холодильное оборудование" (г.Минск, ИТИО АН РБ,
-
г), на республиканском научно-техническом семинаре "Проблемы энергоснабжения коммунально-бытовых потребителей населенных мест РБ в условиях дефицита топливно-энергетических ресурсов" (г.Минск,
-
г>, на научна-технической конференции "Моделирование сельскохозяйственных процессов и машин" (г.Минск, БАТУ, 1994 г), на Международном симпозиуме "Холодный ядерный синтез и новые источники анергии" (г.Минск, 1994 г), на республиканском научно-техническом совещании-семинаре с участием стран СНГ "Повышение эффективности автоматизации систем теплоснабжения' и теплопотребления" (г.Минск, 1993'г>, на Международной научно-практической конференции "Применения возобновляемых источников энергии и установки нетрадиционной энергетики" (г.Кишинев, 1995 г), на Международном конгрессе "Мир после Чернобыля" (г.Минск, 1996 г>.
Олубликованмость результатов. Основные результаты диссертации публикованы в десяти статьях в научных журналах и сборниках, тридцати двух тезисах конференций, двух авторских свидетельствах, методическом указании для студентов, бюллетене ЦНТИ.
Структура и обьем диссертации. Диссертация состоит из введения, общей характеристики работы, семи глав, выводов, списка использованной литературы и приложений. Изложена на 308 страницах, включая 74 иллюстрации, 16 таблиц, приложение - на 54 страницах. Список литературы содержит 207 наименований.
Похожие диссертации на Снижение энергопотребления на технологические и бытовые нужды в сельском хозяйстве путем создания и использования высокоэффективных гелиосистем
