Тепловий розрахунок плоского сонячного колектора-водонагрівача

Abstract

Перетворення сонячної енергії на теплову характеризується високою ефективністю, екологічністю і є економічно вигідним. Енергія випромінювання Сонця перетворюється на теплову енергію у пристрої, що називається сонячним колектором. Сонячні колектори відрізняються від інших типів теплообмінників низькими щільностями теплових потоків. Проаналізовано сучасні уявлення про методи підвищення ефективності конструкції плоского сонячного колектора. Встановлено, що раціонально розглянути конструкцію сонячного колектора з розташуванням труб на поверхні пластини, що поглинає, і під одним прозорим покриттям із загартованого скла. Методика розрахунку плоского сонячного колектора складена на основі математичних уявлень процесів теплоперенесення з урахуванням залежностей для розрахунку ефективності. Основними елементами плоского сонячного колектора, що беруть участь у методиці, є: поверхня (пластина), що поглинає енергію сонячного випромінювання та передає її рідини; труби, в яких протікає рідина, що нагрівається; прозорі для сонячного випромінювання покриття, розміщені над поглинаючою поверхнею та зменшують втрати теплоти в атмосферу за рахунок конвекції та випромінювання; теплової ізоляції. Наведена методика апробована при конструюванні плоского сонячного колектора для кліматичних умов, що відповідають Одеській області. Розрахунки проводилися за допущення стаціонарного режиму роботи колектора. В результаті базового розрахунку за найбільш несприятливих умов отримані геометричні характеристики колектора. Площа поверхні колектора, що отримується в результаті такого розрахунку, є основою для визначення його робочих характеристик в інших умовах. Розрахунки проведені для умов січня як найбільш холодного місяця та липня як найбільш спекотного. Варіаційні розрахунки дозволяють визначити умови зниження теплових втрат і підвищення ефективності колектора