Ефективність використання відновлювальної енергії на об’єктах промислового теплопостачання Сирії - Автореферат

теоретичні та експериментальні дослідження впливу схемних рішень, режимів роботи, гідравлічних характеристик теплоносія, що циркулює в трубках сонячного колектора на енергетичну ефективність комбінованої установки та узгодженість роботи сонячного колектора та котельної установки з урахуванням кліматичних умов регіону експлуатації; Наукова новизна роботи міститься в результатах теоретичних та експериментальних досліджень енергетичної ефективності сонячних колекторів, які працюють сумісно з котельними установками, для кліматичних умов Сирії: - на основі статистичного аналізу метеорологічних даних регіонів Сирії за період 1980 - 2000 р., розроблена математична модель кліматичних умов Сирії; розроблені рекомендації щодо раціонального проектування сонячних колекторів, які входять до складу комбінованої установки теплопостачання з урахуванням схемних рішень, режимів роботи, гідравлічних та енергетичних характеристик, кліматичних факторів, що забезпечують узгодженість роботи сонячного колектора та котельної установки з урахуванням кліматичних умов регіону експлуатації; Розроблена методика оцінки енергетичної ефективності сонячних колекторів, які входять до складу комбінованої установки теплопостачання, використовуються в учбовому процесі кафедри ТЕС та ЕТ ОНПУ, в курсовому та дипломному проектуванні, при проведені практичних та лабораторних робіт по курсу „Сонячні системи теплопостачання” для студентів спеціальності 7.090504 “Нетрадиційні джерела енергії”, які автор проводив в період навчання в аспірантурі; в науково-дослідній роботі кафедри ТЕС та ЕТ ОНПУ при виконанні НДР у межах відповідних програм Міністерства освіти та науки України. Одержані результати дозволили встановити, що потік сонячного випромінювання, який надходить на горизонтальну поверхню сонячного колектору за рік для Сирії становить 5763 МДЖ/м2, для порівняння в Україні цей показник дорівнює 4350 МДЖ/м2, а середня тривалість сонячного випромінювання в Сирії та Україні, відповідно, 2420 та 2015 годин за рік.Виконані теоретичні та експериментальні дослідження енергетичної ефективності роботи багатомодульної системи сонячних колекторів, які працюють в умовах природної та вимушеної циркуляції, сумісно з традиційними установками теплопостачання, на основі яких запропонована методика оцінки теплової ефективності сонячної приставки до котла, що дозволяє розрахувати коефіцієнт теплової ефективності та коефіцієнт відводу тепла сонячного колектору з урахуванням конструктивних параметрів та гідравлічних режимів роботи. Виконані теоретичні та експериментальні дослідження довготривалих енергетичних характеристик сонячних колекторів з урахуванням радіаційно-кліматичних умов Сирії. Розроблена та створена раціональна за техніко-економічними показниками конструкція сонячного колектора, який працює як приставка до промислового котла в кліматичних умовах Сирії, з урахуванням можливостей місцевої виробничої бази. Розроблені емпіричні залежності, алгоритми та програми розрахунку сонячних колекторів, що входять до складу комбінованої установки теплопостачання і є зручними для проектувальників. Аль Уста Айман, Андрийчук Н.Д., Денисова А.Е., Мазуренко А.С.

У відповідності з метою роботи були одержані наступні результати: 1. На основі статистичного аналізу багаторічних метеорологічних даних розроблені математичні моделі радіаційно-кліматичних умов, визначені геліотехнічні ресурси різних регіонів та складена геліотехнічна карта Сирії.

2. Виконані теоретичні та експериментальні дослідження енергетичної ефективності роботи багатомодульної системи сонячних колекторів, які працюють в умовах природної та вимушеної циркуляції, сумісно з традиційними установками теплопостачання, на основі яких запропонована методика оцінки теплової ефективності сонячної приставки до котла, що дозволяє розрахувати коефіцієнт теплової ефективності та коефіцієнт відводу тепла сонячного колектору з урахуванням конструктивних параметрів та гідравлічних режимів роботи.

3. Виконані теоретичні та експериментальні дослідження довготривалих енергетичних характеристик сонячних колекторів з урахуванням радіаційно-кліматичних умов Сирії.

4. Розроблена та створена раціональна за техніко-економічними показниками конструкція сонячного колектора, який працює як приставка до промислового котла в кліматичних умовах Сирії, з урахуванням можливостей місцевої виробничої бази.

5. Розроблені емпіричні залежності, алгоритми та програми розрахунку сонячних колекторів, що входять до складу комбінованої установки теплопостачання і є зручними для проектувальників.

ОСНОВНІ ПОЛОЖЕННЯ ОПУБЛІКОВАНІ У НАСТУПНИХ РОБОТАХ

1. Аль Уста Айман. Перспективы использования гелиотехнического потенциала для решения проблем топливноэнергетического комплекса Сирии // Тр. Одес. политехн. ун-та. - 2001. - Вып. 1(13). - C.210 - 213.

2. Аль Уста Айман, Андрийчук Н.Д., Денисова А.Е., Мазуренко А.С. Тепловая эффективность солнечного коллектора с принудительной циркуляцией // Экотехнологии и ресурсосбережение. - 2001. - № 4. - С. 8 - 31.

3. Аль Уста Айман, Денисова А.Е., Мазуренко А.С. Термодинамическая эффективность адсорбера солнечного коллектора с принудительной циркуляцией // Экотехнологии и ресурсосбережение. - 2001. - № 5. - С. 16 - 21.

4. Аль Уста Айман, Денисова А.Е., Мазуренко А.С., Андрийчук Н.Д. Экспериментальное исследование солнечных коллекторов с измерением расходов при естественной циркуляции//Экотехнологии и ресурсосбережение.- 2003.- № 2.- С. 15-18.

А п р о б а ц і я р о б о т и: 1. Денисова А.Е., Мазуренко А.С., Аль Уста Айман. Анализ тепловой эффективности солнечного коллектора с принудительной циркуляцией // Сб. материалов III Междун. научно-практ. конф. “Проблемы экономии энергии”. - Львов: ЛНТУ, 2001. - С. 220

2. Денисова А.Е., Мазуренко А.С., Аль Уста Айман, Герасименко А.А. Перспективы использования комбинированных систем теплоснабжения на базе солнечных установок // Сб. материалов 4-й Междун. научно-практ. конф. “Управление энергоиспользованием”. - К.: 2001. - С. 510 - 515.

3. Денисова А.Е., Мазуренко А.С., Аль Уста Айман. Термодинамическая эффективность адсорбера солнечного коллектора с принудительной циркуляцией интегрированной системы теплоснабжения // Сб. материалов 59-й научно-техн. конф. - Одесса: ОГАСА, 2001. - С. 28 - 34.

4. Денисова А.Е., Мазуренко А.С., Аль Уста Айман. Перспективы использования комбинированных систем теплоснабжения на базе солнечных установок // Zeszyty Naukowe VIII Forumu Energetykow GRE’2002. - Opole: Politechnika Opolska., Vol. 51, № 280 (1). - 2002. - P. 141 - 150.

5. Патент України 48720 А, МКІ F 24 J 3/00, Сонячний колектор // Денисова А.Є., Мазуренко А.С., Аль Уста Айман. Опубл. Бюл. № 8 від 15.08.2002.

УМОВНІ ПОЗНАЧЕННЯ j - географічна широта, град.;

g - географічна довгота, град.;

n - порядковий номер дня року;

R-ефективне відношення сонячної радіації на нахиленій та горизонтальній поверхні СК;

Ні - середньомісячний технічний потенціал сонячного енергії, що надходить на горизонтальну поверхню СК;

HS - сумарний валовий потенціал сонячного енергії за рік; (ta)-приведена поглинальна здатність СК;

h-ККД СК;

Нс -густина потоку сонячного випромінювання;

Тс - температура адсорбера СК, К;

Та - температура довкілля;

Т1- температура води на вході в СК, К;

Т2 - температура води на виході з СК, К;

Ас - площа поглинальної пластини СК, м2;

t - пропускальна здатність скла СК;

a - поглинальна здатність скла СК;

Qu - корисний тепловий потік, Вт;

Qпот - втрати тепла в довкілля, Вт;

Нс - густина потоку інсоляції, що поступає на поглинальну пластину, Вт/м2;

m - масова витрата рідини, кг/с;

ср - питома теплоємність, КДЖ/(кг?К);

W- відстань між трубами СК, м;

d - діаметр труб СК, м;

АВ- коефіцієнт тепловіддачі від пластини до рідини СК, Вт/(м2?К);

l- теплопровідність матеріалу, Вт/(м?К);

d - товщина пластини, м;

Reж - число Рейнольдса;

Nuж-число Нуссельта;

Pr-число Прандтля;

Ra-число Релея;

V-швидкість, м/с;

n-коефіцієнт кінематичної вязкості, м2/с;

KF - коефіцієнт теплопередачі від води в трубках СК до поглинаючої пластини;

Атр - площа внутрішньої поверхні труб, м2;

СВ = m·cp - водяний еквівалент теплоносія зі сторони внутрішньої поверхні труб;

сск - водяний еквівалент теплоносія з зовнішньої сторони поверхні труб;

Зтгод, Зкгод- витрати на виробництво одиниці теплової енергії традиційною системою теплопостачання (ТСТ) та КСТ, відповідно;

Кт, Кк - капітальні витрати для ТСТ та КТС, відповідно;

Стгод,Скгод -собівартість виробленого тепла для ТСТ та КТС, відповідно;

Qc,Qk - теплове навантаження приставки та КСТ, відповідно;

Qпгод-річна теплопродуктивність КСТ, ГДЖ/рік;

HCK45- ККД СК при температурі Т2 = 45 0С;

HCKI - поточний ККД СК при зміні теплового режиму КСТ;

ji - поточний коефіцієнт заміщення;

Ву.т. - витрата умовного палива, т/год.;

hk - ККД котла;

Кт - вартість котла, $.