Нагревание воды солнечным излучением

Наиболее очевидная область использования солнечной энергии– подогрев воды и воздуха. Энергия Солнца используется в нагревателях воды, воздуха, солнечных дистилляторах, зерносушилках и т.д. Основным элементом солнечной нагревательной системы является приёмник, в котором происходит поглощение солнечного излучения и передача энергии жидкости. Плоские приёмники собирают как прямое, так и диффузное излучение и могут работать в облачную погоду. Плоские приёмники являются предпочтительными при нагревании жидкостей до температур ниже 1000 С. Простые приёмники (рис. 5.1,а-д) содержат весь объём жидкости, которую необходимо нагреть. Приёмники более сложной конструкции (рис.5.1. е-и) нагревают за определённое время только небольшое количество жидкости, которая затем накапливается в отдельном резервуаре, что позволяет снижать температуру системы в целом

Рис. 5.1. Последовательность приёмников солнечного излучения в порядке возрастания эффективности и стоимости:

а – открытый резервуар на поверхности Земли. Тепло легко уходит в Землю.

б – открытый резервуар, изолированный от Земли. Чистая вода не является хорошим поглотителем, потери тепла происходят вследствие испарения.

в – чёрный резервуар. Используется в Японии для подогрева воды к вечерним ваннам;

характеризуется большими потерями тепла, особенно в ветреную погоду, и невозможностью накопления нагретой воды на ночь;

г - чёрный резервуар с изолированным от Земли дном. Потери тепла происходят через верхнюю крышку, поэтому теплопотери всего в 2 раза ниже, чем в предыдущем случае;

д - чёрный резервуар в контейнере со стеклянной крышкой. Использование полиэтиленовых крышек дешевле, но они быстро разрушаются на Солнце;

е - металлическая пластина с трубками и заполненная водой плоская ёмкость. Стандартный промышленный приёмник; нагреваемая жидкость протекает сквозь приёмник и накапливается в специальном резервуаре. Заполненная водой пластина более эффективна, чем пластина с трубками;

ж - пластинчатый приёмник с двойным стеклянным покрытием. Жидкость может глбыть нагрета до 1000С; стекло, не содержащее железо, меньше поглощает, чем оконное стекло;

з - селективная поверхность, α>ε, радиационные потери ниже;

и - вакуумированный приёмник. Жидкость в чёрной внутренней трубке, стеклянная наружная трубка. Нет конвективных потерь через наружную поверхность.

5.1. Расчёт теплового баланса

Поток лучистой энергии, поглощаемой поверхностью приёмника, составляет:

τпрпг0*G, (5.1.)

где А0 - площадь освещённой поверхности;

αпг - коэффициент поглощения приёмной поверхности;

τпр - коэффициент пропускания прозрачного покрытия, защищающего приёмную поверхность от ветра (рис.5.1д).

G - плотность потока солнечного излучения, Вт/м2.

В то же время возникает поток от приёмника. Скорость теплоотдачи равна:

Q = (Т2-Тс1)/Rт = ∆Т/Rт, (5.1.а)

где Rт - термическое сопротивление;

Т2- температура приёмника;

Т1 - температура среды.

Суммарный поток тепла Р:

Р = τппп*G – [(Tп – Тс)/Rт] =ήзи*Aп*G, (5.2.)

где – ήзи - коэффициент захвата излучения (ήзи - <1).

Коэффициент теплопередачи hк определяет долю суммарного потока Рб, передаваемую жидкости. Поток тепла от приёмника к теплоносителю при нагревании массы жидкости (m), Вт,

Рт = m*c*dTж/dt (5.2а)

где Тж - температура жидкости, оС;

с – удельная теплоёмкость жидкости, Дж/(кг К).

При нагревании проточной жидкости массой m′,

Рт = m′*с*(Т2 – Т1), (5.2б)

где Т1 - температура входящей в приёмник жидкости, Т2 – выходящей.








Дата добавления: 2016-02-09; просмотров: 3084;


Поиск по сайту:

При помощи поиска вы сможете найти нужную вам информацию.

Поделитесь с друзьями:

Если вам перенёс пользу информационный материал, или помог в учебе – поделитесь этим сайтом с друзьями и знакомыми.
helpiks.org - Хелпикс.Орг - 2014-2024 год. Материал сайта представляется для ознакомительного и учебного использования. | Поддержка
Генерация страницы за: 0.004 сек.