Дослідження роботи теплопостачальної сонячної установки з концентраторами сонячного випромінювання потужністю 15 кВт, для будинку розташованого у м. Одеса - Дипломная работа

В світі щорічно зростають потреби в енергії, а кількість традиційного палива невпинно зменшується. Отримання енергії від Сонця має низку переваг: Сонячна енергія доступна в кожній точці нашої планети, розрізняючись по щільності потоку сонячного випромінювання не більше ніж в два рази. Основними напрямами використання сонячній енергії вважаються: Здобуття тепла шляхом прямої абсорбції сонячного випромінювання; Отримання тепла шляхом прямої абсорбції сонячного випромінювання являє собою найбільш простий, з боку технічної реалізації, спосіб використання сонячної енергії. Фізична суть цього ефекту полягає в тому, що сонячне випромінювання, падаюче на поверхню сонячних колекторів, прозору для сонячних променів, практично без втрат проникає всередину та, потрапляючи на теплоприймач геліоколектора нагріває його, а процес розсіювання теплової енергії теплоприймача в сонячному колекторі мінімізований.Каналами для теплоносія можуть бути найрізноманітніших конструкцій (рис.1.1).[1]: Рисунок 1.1 - Конструкції поглинаючих панелей колекторів а) стандартний панельний опалювальний радіатор; Використання повітря як теплоносія виключає проблеми корозії, замерзання і токсичності, однак значно знижує теплову ефективність систем через низькі значення коефіцієнтів теплопровідності і теплопередачі повітря в порівнянні з водою. Бак-акумулятор, як і насоси, може бути розташований по висоті на будь-якому рівні щодо колектора сонячної енергії, що полегшує контроль за роботою устаткування, і, крім того, відпадає необхідність установки важких водяних баків-акумуляторів вище рівня сонячних колекторів на даху будинку. 1 - бак-акумулятор; 2 - колектор сонячної енергії з природною циркуляцією води; 3 - трубопровід подачі води з водопроводу; 4 - трубопровід подачі нагрітої води з бака-акумулятора; 5 - газовий водопідігрівач; 6 - датчик-регулятор температури; 7 - подача води від сонячного колектора, минаючи газовий водопідігрівач; 8 - кухня; 9 - ванна. Вода з акумуляторного бака подається колекторним насосом 5 нагору, проходить через колектор, нагрівається сонячним випромінюванням і повертається в бак-акумулятор.Для даного дипломного проекту була спроектована двоконтурна схема гарячого водопостачання, в першому контурі циркулює теплоносій на основі пропіленгліколю, що виключає можливість замерзання навіть в найсуворіші періоди зими. 1 - сонячний колектор; 2 - триходовий автоматичний вентиль; 3 - БОР (бак оперативного розходу); 4 - теплообмінник БОР; 5 - БА (бак-акумулятор); 6 - теплообмінник БА; 7 - автоматичний вентиль; 8 - циркуляційний насос теплоносія; 9 - автоматичний догрівач; 10 - термостатичний змішувач системи ГВП; 11 - зливний вентиль; 12 - розповітрювач; 13 - розширювальній бачок. В спроектованій схемі геліоустановки пропонується паралельне підключення колекторів, що спрощує монтаж, скорочує довжину трубопроводів та зменшує сумарний гідравлічний опір системи. Теплоносій подається у колектори по схемі підключення знизу-вверх, що забезпечує більш рівномірний прогрів теплоносія вздовж колектора. Бак оперативного розходу має меншу (порівняно з БА) емність та прогрівається першочергово, що дозволяє підігрівати воду від сонячних колекторів у зимову пору до більш високих температур.Місто Одеса знаходиться у південній частині Україні на березі Чорного моря, чим обумовлений клімат міста. В останні 100-120 років температура повітря в Одесі, так само як і в цілому на Землі, має тенденцію до підвищення. Місяці 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 середня денна температура, °С-1,7-1,0 2,6 9,0 15,1 19,4 21,4 21,2 17,1 11,1 5,9 1,4 амплітуда коливання температури, °С 5 5 5 8 10 9 9 10 11 7 3 3 тривалість світового дня, год. Температуру зовнішнього повітря для і-тої години j-того місяця можна визначити за формулою[4]: tij = tj 0,5 ki Aj(2.1) е tj - середньодобова температура повітря j-того місяця, °С; Перерахунок будемо вести за лінійною емпіричною залежністю для горизонтальної поверхні[5]: (2.2) де Емр - максимальне розрахункове значення інтенсивності сонячної радіації, (Вт/м2);Кут схилення визначається за приблизною формулою Купера [5,6]: де n - порядковий номер дня в році; 1 місяць: Для наступних місяців розрахунок проводиться аналогічно. Для забезпечення найліпших умов поглинання енергії сонячним колектором при цілорічному використанні, його поглинальна поверхня має бути орієнтована строго на південь із нахилом ?опт, що дорівнює[7]: ?опт = ?р - ?сВикористовуючи кут схилення Сонця та широту регіону, можна знайти кут заходу (сходу) Сонця для горизонтальної поверхні. Кут ?згп являє собою кут між південним напрямком та напрямком заходу Сонця. ?згп розраховується за формулою[5,7]: 1 місяць: Результати розрахунку ?згп за місяцями зведено до табл. Кут заходу Сонця для нахиленої поверхні підраховується за формулою: 1 місяць: град Коефіцієнт Хпр, враховуючий вплив кута установки нахиленої поверхні ? на добове сприйняття прямої радіації, можна визначити як: Якщо кут установки нахиленої поверхні ? приблизно дорівнює широті місцевості ?р , а ?знп приблизно 90?,

ЗМІСТ

Анотація

Реферат

ВСТУП

1. ЗАГАЛЬНА ЧАСТИНА

1.1 Огляд існуючих схем гарячого водопостачання

1.2 Вибір гідравлічної схеми системи гарячого водопостачання

2. ДОСЛІДНИЦЬКА ЧАСТИНА

2.1 Розрахунок кліматичних характеристик

2.1.1 Щомісячний прихід енергії на 1 м2

2.1.2 Вибір кута установки геліоколектора

2.1.3 Перерахунок місячного приходу енергії для нахиленої поверхні

2.3 Розрахунок кількості сонячних колекторів

2.4 Розрахунок розширювального бака

2.5 Розрахунок відцентрового насосу

2.5.1 Розрахунок гідравлічних втрат першого контуру системи гарячого водопостачання

2.5.2 Розрахунок параметрів відцентрового насосу

2.5.3 Розрахунок спірального дифузора

2.6 Розрахунок бака акумулятора

2.7 Розрахунок теплообмінника

2.7.1 Розрахунок теплового напору теплообмінника

2.7.2 Розрахунок розмірів теплообмінника

2.8 Розрахунок газового догрівача

ВИСНОВКИ ДОСЛІДНИЦЬКОЇ ЧАСТИНИ

3. НАУКОВА ЧАСТИНА

3.1 Розрахунок плаского сонячного колектора з одним, двома та трьома шарами світлопрозорої ізоляції

3.1.1 Визначення геометричних параметрів пласких геліоколекторів

3.1.2 Визначення температур поверхонь СК

3.1.3 Втрати теплоти через тильну теплоізоляцію

3.1.4 Витрати теплоти через світлопрозору верхню теплоізоляцію

3.1.5 Визначення кількості поглинутої сонячним колектором енергії

3.1.6 Уточнення температури поглинальної пластини

3.1.7 Уточнення кількості поглинутої енергії

3.2 Розрахунок вакуумованого сонячного колектора

3.2.1 Розрахунок теплотехнічних характеристик солнячних колекторів з вакуумованими склопакетами

3.2.2 Розрахунок теплотехнічних характеристик трубчастих вакуумованих сонячних колекторів

3.3 Розрахунок сонячного колектора з концентраторами сонячного випромінювання

ВИСНОВКИ ДО НАУКОВОЇ ЧАСТИНИ

4. ОХОРОНА ПРАЦІ

4.1 Забезпечення безпечних умов праці при механічній обробці різанням

4.2 Природна вентиляція

4.3 Штучна вентиляція

4.4 Місцева вентиляція

4.5 Розрахунок загально обмінної штучної вентиляції

ВИКОРИСТАНА ЛІТЕРАТУРА

СПЕЦИФІКАЦІЇ

ДОДАТОК А

Анотація