Особенности проектирования и проведение расчетно-экспериментальных исследований эффективности системы солнечного подогрева воды для капельного орошения оранжереи - Дипломная работа
История появления солнечных коллекторов. Изучение принципов работы системы капельного орошения. Выполнение теплового и гидравлического расчетов солнечной оросительной установки. Разработка и конструирование лабораторного стенда для проведения опытов.
При низкой оригинальности работы "Особенности проектирования и проведение расчетно-экспериментальных исследований эффективности системы солнечного подогрева воды для капельного орошения оранжереи", Вы можете повысить уникальность этой работы до 80-100%
Целью диссертационной работы является разработка солнечной оросительной установки (СОУ), состоящей из солнечного коллектора (СК) и системы капельного орошения (КО) и обеспечивающей автоматический полив оранжереи, и расчетно-экспериментальные исследования эффективности ее работы на основе разработки лабораторного стенда. Различные фирмы производили простейшие солнечные коллекторы в виде черных баков для воды, установленных в деревянном ящике, одна из сторон которого была закрыта стеклом и обращена к солнцу. Новая технология капельного орошения была представлена Simcha Blass в Израиле, где он разработал и запатентовал первую использовавшуюся на практике капельницу для поверхностного капельного орошения. В случаях, когда солнечный коллектор не сможет нагревать воду до необходимой температуры (например, изза пасмурной погоды или в зимний период), можно дополнительно использовать электрический нагреватель, так называемый дублер, чтобы он догревал воду до заданной температуры. Принцип действия коллектора следующий: Солнечная радиация, проходя через прозрачную поверхность солнечного коллектора, поглощается абсорбером и преобразуется в тепловую энергию, которая в виде тепла отводится жидким теплоносителем, циркулирующем по каналам абсорбера.Оптимальное сочетание СК и системы КО является основой выгоды в плане трудозатрат, энергозатрат и расхода воды для некоторых случаев, когда на полив требуется нагретая вода в течении всего года. Принцип данной установки заключается в следующем: холодная вода из водоразборной точки 12 по трубопроводу 13 попадает в бак-аккумулятор 2, откуда через циркуляционный насос 4 пропадает в солнечный коллектор 1, из которого уже нагретая вода возвращается обратно в бак-аккумулятор. По причине того, что для растений, которые выращиваются в оранжерее, требуемая температура воды для полива должна составлять максимум 45°С и минимум 30°С и что в оранжерее имеется только холодное водоснабжение, существует определенная необходимость подогрева воды до требуемой температуры. На данный момент подогрев воды осуществляется следующим образом: открытый резервуар объемом 50 литров (рисунок 2.3) заполняется водой, температура которой в течении продолжительного времени становится равной температуре внутреннего воздуха помещения. Отношение средних за i-й месяц дневных количеств солнечной радиации, поступающих на наклонную и горизонтальную поверхности, определяется по формуле (для наклонной поверхности с южной ориентацией) (6): (6) где Ед - среднее за i-й месяц дневное количество рассеянной (диффузной) солнечной энергии, поступающей на горизонтальную поверхность, принимаемое по таблице 1 [17], Ед=9,73 МДЖ/(м2·сут.);Рисунок П1.
Вывод
.9 Направления дальнейшей работыДанный обзор СК и систем КО в открытых источниках СМИ, а также патентный поиск в системе ФИПС позволили выявить наиболее эффективные из представленных устройства и выделить их основные недостатки.
Таким образом, обзор СО показал, что наиболее эффективными из сравниваемых устройств являются СК марки “ЯSOLAR 2.0”.
Среди сравниваемых систем КО система “КПК-24” обеспечивает полив большей площади, затратив при этом меньшее количество воды.
Патентный и литературный обзор показал, что аналогов использования солнечного коллектора и системы капельного орошения в единой системе не было обнаружено.
Также обзор позволил сформировать критерии эффективности и удельные технические характеристики, которые в дальнейшем будут сопоставлены с характеристиками разрабатываемой солнечной оросительной установки.
1.9 Направления дальнейшей работы
Оптимальное сочетание СК и системы КО является основой выгоды в плане трудозатрат, энергозатрат и расхода воды для некоторых случаев, когда на полив требуется нагретая вода в течении всего года.
Таким образом, предлагается солнечная оросительная установка (СОУ) для полива оранжереи (рисунок 1.15).
Принцип данной установки заключается в следующем: холодная вода из водоразборной точки 12 по трубопроводу 13 попадает в бак-аккумулятор 2, откуда через циркуляционный насос 4 пропадает в солнечный коллектор 1, из которого уже нагретая вода возвращается обратно в бак-аккумулятор. После того, как сработает таймер, настроенный на определенные периоды полива, вода, пройдя через фильтр 5, по трубопроводу нагретой воды 3 попадает в капельные ленты 10.
Направлениями дальнейшей работы станут: - выполнение теплового расчета, который позволит определить необходимую площадь СК;
- гидравлический расчет системы КО для определения диаметра трубопроводов и необходимого давления;
- создание опытного лабораторного стенда;
- проведение расчетно-экспериментальных исследований эффективности подобной системы в лабораторных и искусственных условиях.
2. Описание Объекта исследования для проектирования установки СОУ
Для Вологодской области характерен умеренно континентальный климат лесной зоны, с умеренно-теплым летом, продолжительной умеренно-холодной зимой и неустойчивым режимом погоды. Суровость климата возрастает с запада на восток. Средняя температура января от ?11°C на западе области до ?14 °C на востоке, средняя температура июля соответственно от 16°C до 18°C. Осадков довольно много - 500-650 мм в год (максимум в летние месяцы), испаряемость гораздо меньше, поэтому область богата реками, озерами и болотами. Снежный покров лежит 165-170 дней.
Вологодская область простирается с севера на юг примерно на три градуса, причем шестидесятая параллель делит ее на две примерно равные части. Подсчитано, что в среднем количество тепла, которое получает территория нашей области за год, оказывается несколько большим, нежели количество расходуемого тепла, и, следовательно, тепловой баланс положителен. Но в отдельные сезоны года баланс меняется. Например, осенью и зимой земля отдает больше, чем получает, поэтому баланс в эти периоды отрицателен.
Местом установки СОУ является оранжерея, располагающаяся в учебном корпусе №3 Вологодского государственного университета.
Оранжерея была основана в 1970-х годах, когда здание принадлежало Вологодскому головному конструкторскому бюро деревообрабатывающего оборудования, и являлась зоной отдыха для работников предприятия.
За последние несколько лет в оранжерее увеличилось видовое разнообразие растений, введены новые элементы фитодизайна и вертикального озеленения, появились разнообразные малые архитектурные формы. В оранжерее собрано достаточно большое количество экзотических, тропических и субтропических растений, а также растений умеренного климата: реликтовые, насекомоядные, эпифитные, плодоносящие, лекарственные и декоративные. В ней можно увидеть такие растения, как монстера, папоротник, виноград, драцена, розы, и многие другие (рисунок 2.1)
Рисунок 2.1 - Общий вид внутреннего пространства объекта исследования
Именно такое разнообразие растений, которые не приспособлены к климату Вологодской области, и необходимость обеспечить растения достаточным количеством воды, доставить растениям требуемое количество элементов питания, создать корневой зоне комфортные условия и максимально снизить трудозатраты и расход воды повлияло на решение разработать солнечную оросительную установки (СОУ), предназначенной для подогрева поливочной воды и автоматического полива оранжереи.
Оранжерея расположена в помещении площадью 204,8 кв.метра (рисунок 2.2). Три стены помещения являются бетонными, а четвертая практически полностью остеклена. Крыша двускатная, покрыта листами поликарбоната. В течении всего дня солнечные лучи, проходя через слой поликарбоната, нагревает воздух в оранжерее, что позволяет представить ее в качестве огромной теплицы, тем самым обеспечивая создание парникового эффекта, благоприятного для большинства растений. Вентиляция в данном помещении отсутствует, поэтому воздух может прогреваться до 35°С в особенно жаркие дни.
Рисунок 2.2 - План оранжереи
Кроме того, по всему периметру и в центре оранжереи установлены регистры отопления, поддерживающие необходимую температуру внутреннего воздуха в оранжерее в зимний период. Отопление осуществляется от собственной котельной учебного корпуса №3 ВОГУ.
Также в помещение оранжереи имеется подвод водопровода холодной воды: 2 водоразборные точки располагаются в разных углах помещения. Кроме того, оранжерея оснащена системой сбора дождевой воды и растаявшего снега. Горячее водоснабжение отсутствует.
По всей площади оранжереи расположены растения различных видов. Видового распределения по участкам нет. По виду посадки растений можно выделить растения, посаженные непосредственно в грунт и растущие в цветочных горшках, которых насчитывается не менее ста штук.
По причине того, что для растений, которые выращиваются в оранжерее, требуемая температура воды для полива должна составлять максимум 45°С и минимум 30°С и что в оранжерее имеется только холодное водоснабжение, существует определенная необходимость подогрева воды до требуемой температуры.
На данный момент подогрев воды осуществляется следующим образом: открытый резервуар объемом 50 литров (рисунок 2.3) заполняется водой, температура которой в течении продолжительного времени становится равной температуре внутреннего воздуха помещения. Далее перед процессом полива в резервуар добавляется 2 литра воды с температурой 100°С.
Рисунок 2.3 - Резервуар для поливочной воды.
Полив осуществляется вручную работником оранжереи, который при помощи лейки объемом 2 литра обеспечивает распределение воды для всех растений, что является довольно трудоемким процессом. Трассировка мест полива представлена на рисунке 2.4.
Рисунок 2.4 - Трассировка мест полива оранжереи.
В зимний период достаточно одного полива в сутки, так как степень испарения незначительна. В летний период, в зависимости от температуры наружного воздуха, количество поливов возрастает до двух, а в редких случаях до трех раз в день. Затраты воды на полив составляют 100-150 литров в сутки.
3. тепловой и гидравлический расчеты солнечной оросительной установки
3.1 Тепловой расчет коллектора солнечной энергии (КСЭ)
Выполнение точного теплового расчета активной солнечной системы теплоснабжения (ССТС) затруднено изза сложного характера взаимодействия между элементами системы и влияния случайных колебаний климатических условий, поэтому в инженерной практике обычно используются полуэмпирические методы, которые основаны на обобщении результатов подробного моделирования ССТС и дают возможность получить долгосрочные характеристики ССТС [17].
Целью теплового расчета коллектора солнечной энергии (КСЭ) является определение: - количества тепловой энергии на нужды системы нагрева воды;
- количества солнечной энергии, поступающей на поверхность КСЭ;
- теплопроизводительности КСЭ;
- площади лучепоглощающей поверхности КСЭ.
Тепловой расчет будет производиться для июня месяца в г.Вологда.
3.1.1 Определение количества тепловой энергии на нужды системы нагрева воды
Средний за i-й месяц расход тепловой энергии на нагрев воды определяется по формуле (1): (1)
где - средняя удельная теплоемкость нагреваемой воды, ;
- средняя плотность нагреваемой воды, ;
- норма суточного расхода нагреваемой воды, =0,055 ;
- температура нагреваемой воды на выходе из водоподогревателя, =40 ;
- температура холодной (водопроводной) воды, =15 ;
- количество дней в рассчитываемом i-м месяце, =30 .
Тогда средний расход тепловой энергии на нагрев воды за июнь составит: КДЖ.
3.1.2 Определение количества солнечной энергии, поступающей на поверхность КСЭ.
Угол склонения солнца ? в любой произвольный n-й день года может быть определен по формуле Купера: (2)
При расчете средних за i-й месяц значений ? обычно используется номер ni - среднего расчетного дня i-го месяца [таблица 2, 17].
В нашем случае средний угол склонения солнца в июне месяце составит: .
Среднее значение часового угла захода (восхода) солнца в i-ом месяце определяется по формулам: а) для горизонтальной поверхности: (3) где ? - широта местности, ?=59,32°;
, б) для наклонной поверхности с южной ориентацией: (4) где ? - угол наклона КСЭ к горизонту, , принимаемый ?=? для систем круглогодичного действия.
.
Средние за июнь месяц коэффициент пересчета прямого солнечного излучения с горизонтальной поверхности на наклонную определяются по формуле (5): (5)
.
Отношение средних за i-й месяц дневных количеств солнечной радиации, поступающих на наклонную и горизонтальную поверхности, определяется по формуле (для наклонной поверхности с южной ориентацией) (6): (6) где Ед - среднее за i-й месяц дневное количество рассеянной (диффузной) солнечной энергии, поступающей на горизонтальную поверхность, принимаемое по таблице 1 [17], Ед=9,73 МДЖ/(м2·сут.);
Е - среднее за i-й месяц дневное количество суммарного солнечного излучения, поступающего на горизонтальную поверхность, принимаемое по таблице 1 [17], Е=19,47 МДЖ/(м2·сут.);
? - коэффициент отражения для поверхности Земли, принимаемый ?=0,7 для месяцев с наличием снежного покрова и ?=0,2 для остальных месяцев.
.
Среднее за июнь месяц дневное количество солнечной энергии, поступающей на наклонную поверхность КСЭ, определяется по формуле (7): МДЖ/(м2·сут.). (7)
3.1.3 Расчет характеристик КСЭ.
Средняя за i-й месяц удельная суточная теплопроизводительность КСЭ определяется по формуле (8): МДЖ/(м2·сут.), (8) где Ф=1-а1·Р а2·Р2 - средняя за i-й месяц степень использования солнечной энергии в КСЭ;
а1, а2 - коэффициенты, зависящие от типа КСЭ [таблица 3, 17];
- средняя за i-й месяц температура теплоносителя на входе в КСЭ, °С, , где ттепл=тхол=15°С;
Кя - средняя за i-й месяц величина коэффициента ясности атмосферы, принимаемая по таблице 1 [17];
, - оптический КПД КСЭ, принимаемый по таблице 3 [17].
Тогда средняя за июнь месяц удельная суточная теплопроизводительность КСЭ будет равна: МДЖ/(м2·сут.).
В таблице 3.1 представлены результаты расчета теплопроиводительности КЭС за каждый месяц.
Таблица 3.1 - Результаты расчета теплопроизводительности КЭС за каждый месяц месяц I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII ? nд 31 28 31 30 31 30 31 31 30 31 30 31
По формуле, аналогичной последней, значение требуемой площади , , лучевоспринимающей поверхности КСЭ может быть определено не по суммарным годовым характеристикам, а отдельно для каждого месяца, после чего в качестве итогового результата принимается наибольшее значение , . В связи с тем, что солнечная энергия в течение года поступает на поверхность Земли неравномерно, то есть зимой теплопоступления меньше, чем летом, то составим график сравнения расхода тепловой энергии на нагрев воды и теплопроизводительностью КЭС площадью 0,63 м2 на каждый месяц года (рисунок 3.1)
Рисунок 3.1 - График сравнения расхода тепловой энергии на нагрев воды и теплопроизводительностью КЭС
По графику видно, что с сентября по апрель солнечной энергии будет недостаточно для того, чтобы нагреть воду до необходимой температуры, а в летние месяцы наблюдается переизбыток солнечной энергии. Поэтому при проектировании необходимо учесть данные факты и добавить дополнительный источник нагрева (ТЭН) и систему сброса перегретой воды.
3.1.5 Анализ теплового расчета КСЭ
В ходе выполнения теплового расчета, были определены основные показатели, необходимые для создания КСЭ (таблица 3.2)
Таблица 3.5 - Основные показатели КСЭ
Количество тепловой энергии на нужды системы нагрева воды, КДЖ за месяц 172713,8 за год 2101400
Количества солнечной энергии, поступающей на поверхность КСЭ, за сутки, МДЖ/(м2·сут.) 1,88 за год, МДЖ/(м2·год) 686,2
Теплопроизводительность КСЭ за сутки, МДЖ/(м2·сут.) 1,23 за год, МДЖ/(м2·год) 3288,38
Площадь лучепоглощающей поверхности КСЭ, м2 0,63
3.2 Гидравлический расчет трубопроводов системы капельного орошения
Целью гидравлического расчета системы капельного орошения является определение диаметров магистрального и распределительных трубопроводов системы КО по участкам и потерь напора в них. Диаметр трубопровода зависит от расхода воды на участке и должен приниматься на основе полного технико-экономического расчета с учетом всех влияющих факторов.
Для выполнения расчета необходима схема распределения трубопроводов системы КО по площади оранжереи с указаниями длин участков и расположением капельниц. Предполагается, что полив оранжереи будет производиться по трем основным направлениям (рисунок 3.2). Общая длина трубопроводов составит 71 метр. Для полива будут использоваться капельные ленты со встроенными капельницами.
Рисунок 3.2 - Схема распределения трубопроводов капельного орошения по площади оранжереи.
3.2.1 Определение общего, удельных, путевых и узловых расходов воды системы КО
Общий расход воды через капельницы находим по следующей формуле (10): л/с, ) где - длина участка, м;
- расстояние между капельницами, м;
- расход одной капельницы, задается производителем, л/ч.
Результаты расчета общего расхода воды через капельницы представлен в таблице 3.3
Таблица 3.3 - Расчет общего расхода воды через капельницы
№ уч-ка , м , м , шт. , л/ч ,л/с , л/с
1 11,9 0,33 81 2 0,045 0,086
14,9 0,33
2 11,3 0,33 34 0,019
3 13 0,33 39 0,022
Удельный расход воды - это расход воды, равномерно отбираемый по длине сети системы КО, который рассчитывается по формуле (11): л/(с·м), (11)
где - суммарная длина участков магистральной и распределительной сети системы КО, м.
Путевые расходы воды - это расходы воды, приходящиеся на каждый участок магистральной сети qпут, и вычисляемые по формуле (12)
, л/с. (12)
Узловые расходы воды - это расходы воды, условно расходуемые из узловой точки. Принято, что путевые расходы, приходящиеся на расчетные участки, расходуются поровну из начальных и конечных узлов.
В общем случае узловой расход qуз, определяется по формуле (13): , л/с, (13) где ?qпут - сумма путевых расходов участков сети, прилегающих к узлу;
qcocp - сосредоточенный расход воды из узла.
3.2.2 Определение расчетных расходов воды по участкам сети
На схему сети наносятся направления движения воды и определяются наиболее удаленные от точки питания узлы с которых начинается определение расчетных расходов. Величина расчетного расхода на конечных участках тупиковой сети равна узловому расходу конечного узла. На остальных участках величина расчетного расхода qp, вычисляется по формуле (14): , л/с, (14)
где - qtp транзитный расход воды на участке, который равен расчетным расходам воды
3.2.3 Определение диаметров участков водопроводной сети
Для определения выгодных диаметров участков системы капельного орошения используется упрощенный способ определения диаметров труб по расчетному расходу - qp и экономичной скорости движения воды - Vэ. Величина расчетного расхода воды по участку принимается по потокораспределению, а экономичная скорость движения воды в пределах 0,9-1,5 м/с. Расчетный внутренний диаметр трубопровода - Dp, определяется по формуле (15): , м, (15) где qp - расчетный расход воды на участке, м3/с;
Vэ - принятая скорость движения воды на участке, м/с.
В результате вычисления определяется расчетный диаметр трубопровода на участке сети. От расчетного диаметра производится переход к стандартному - Dct, т.е. принимается ближайший стандартный диаметр трубы, указанный в соответствующем ГОСТ. Для принятого стандартного диаметра трубопровода вычисляется фактическая скорость движения воды по формуле (16): , м. (16)
3.2.4 Расчет потерь напора по участкам сети
Величина потерь напора по расчетным участкам - hi, вычисляется по формуле (17):
, (17) где i - удельные потери напора или величина гидравлического уклона трубопровода при протекающем расходе воды, м/км;
li - длина расчетного участка сети, м.
Величина гидравлического уклона на участке - i, вычисляется по формуле Дарси-Вейсбаха (18): , (18) где ? - коэффициент сопротивления трения по длине;
Dp- расчетный внутренний диаметр трубы, м;
V - скорость движения воды на участке м/с;
g - ускорение свободного падения, м/с2.
Коэффициент сопротивления трения по длине ? для гидравлически гладких труб рассчитывается по формуле (19): , (19) где - число Рейнольдса.
При величине кинематической вязкости воды ? = 1,3·10-6 м2/с и с учетом увеличения сопротивления трубопровода на 15% за счет стыков, формула (19) принимает вид (20): . (20)
Гидравлический уклон полиэтиленового трубопровода i вычисляется по формуле (21): . (21)
Все результаты вычислений приведены в таблице 3.4
Таблица 3.4 - Результаты гидравлического расчета
№ п/п №уч Lуч, м qпут, л/с qпут, л/ч qуз, л/ч qp, л/ч qp,л/с qp, м3/с Vэ, м/с Dp, м Dct, мм Vфак, м/с ? i, м/мк hi, м
В ходе выполнения гидравлического расчета, были определены основные характеристики системы капельного орошения, необходимые для СОУ. Данные характеристики представлены в таблице 3.5
Таблица 3.5 - Характеристики системы капельного орошения
Количество капельниц, шт 151
Расстояние между капельницами, м 0,33
Длина трубопроводов системы КО общая 71 направление №1 19,75 направление №2 29 направление №3 15,25
Материал трубопроводов системы КО Полиэтиленовые трубы ПНД
Диаметр трубопроводов системы КО, мм 16-25
Необходимое давление в системе КО, м 5,7
Потери давления в системе КО, см 6,3
4. Разработка лабораторного стенда и расчетно-экспериментальные исследования.
4.1 Описание лабораторного стенда
Лабораторный стенд представляет собой опытный образец установки, которая состоит из солнечного коллектора (рисунок 4.1) и насосной станции.
Рисунок 4.1 - СК лабораторного стенда
1 - корпус СК; 2 - змеевик; 3 - опорные стойки
По результатам теплового расчета солнечного коллектора была определена его требуемая площадь, которая составляет 0,63м2. С учетом расстояния между балками каркаса крыши оранжереи, был создан солнечный коллектор, размеры которого представлены на рисунке 4.1.
Коллектор состоит из герметичного деревянного короба с остекленной поверхностью, внутри которого располагается слой утеплителя, накрытый листом оцинковки. Между стеклянной поверхностью и листом оцинковки находится змеевик из латунной трубки.
Насосная станция (рисунок 4.2) состоит из циркуляционного насоса, до и после которого установлены манометры, показывающие давление в системе, термометр, по которому можно судить о степени и быстроте нагревания воды, а также запорная арматура.
4.2 Принцип работы лабораторного стенда для проведения опытов в искусственных условиях
Лабораторный стенд по определению эффективности солнечного подогрева воды приведена на рисунке 4.3. В качестве источника инфракрасного излучения использован электрический инфракрасный излучатель марки Эколайн ЭЛК 10R, состоящий из трех секций суммарной мощностью N=3КВТ, расположенный на расстоянии l=0,62 метра от остекленной поверхности солнечного коллектора.
Рисунок 4.3 - Лабораторная установка солнечной установки
На остекленной поверхности солнечного коллектора по центру с помощью клейкой ленты закреплен преобразователь плотности теплового потока ПТП-0,25, подключенный к измерителю плотности теплового потока ИПП-2.
Солнечный коллектор, насосная установка и резервуар с водой соединены между собой с помощью полиэтиленовых труб ПНД, общая длина которых составляет 2,2 метра.
Температура поверхности нагрева инфракрасного излучателя и корпуса СК измеряется пирометром Optris MS Pro. Температура воды в резервуаре измеряется с помощью спиртового термометра.
4.3 Последовательность проведения опытов на лабораторном стенде
Особенностью проведения опытов на данной лабораторном стенде является то, что они проводятся в искусственных условиях, где источником нагрева является инфракрасный излучатель, подключение разного количества секций которого позволяет менять интенсивность излучения, благодаря чему можно определить зависимость степени нагревания воды от интенсивности светового потока. Также, изменяя длину регулирующих цепей, устанавливается угол наклона инфракрасного излучателя к поверхности солнечного коллектора, что позволяет найти зависимость степени нагрева воды от угла наклона излучателя к СК.
Поток инфракрасного излучения, равномерно падающий на остекленную поверхность СК, преобразуется в теплоту, которая расходуется на нагрев корпуса СК и воды, циркулирующей в его контуре.
Перед проведением опыта СК, насосная установка и соединяющие трубопроводы заполняются водопроводной водой. Пирометром измеряется начальная температура поверхности излучателя и коллектора. Начальная температура воды в резервуаре измеряется спиртовым термометром. Инфракрасный излучатель и циркуляционный насос подключаются к сети с напряжением 220 вольт.
Степень нагрева воды будет определяться в зависимости от изменения трех основных параметров, а именно: от угла наклона излучателя к коллектору (0° и 45°), от мощности излучателя (1КВТ, 2КВТ и 3КВТ), которая изменяется подключением разного количества секций, и скорости циркуляционного насоса.
4.4 Анализ результатов опытов
При определении количества проведения опытов необходимо руководствоваться вышеуказанными параметрами.
Продолжительность проведения опытов составляет 1 час 50 минут. Это экспериментальное время выхода плотности теплового потока на стационарный режим.
Первые пробные опыты на лабораторном стенде показали, что скорость воды в контуре не влияет на степень ее нагрева с течением времени. Поэтому было решено исключить опыты с изменением скорости циркуляционного насоса, тем самым сократив их количество до 6.
Для всех опытов неизменными остаются следующие начальные условия: - температура поверхности инфракрасного излучателя (25°С) (определяется температурой воздуха в помещении);
- температура поверхности солнечного коллектора (25°С) (определяется температурой воздуха в помещении);
- температура воды в контуре (24°С);
Результаты проведения опытов представлены в виде графиков в приложении В.
После проведения опытов был проведен сравнительный анализ зависимости плотности теплового потока поверхности коллектора и температуры нагрева воды с течением времени от угла наклона и интенсивности излучения инфракрасного излучателя.
Также были определены функции зависимости температуры нагрева воды и плотности теплового потока от времени.
На рисунках 4.4 - 4.7 представлены сравнительные графики и функции зависимости плотности теплового потока и температуры нагрева от времени
Рисунок 4.4 - График зависимости плотности теплового потока, при подключении различного количества секций, от времени при угле наклона излучателя к коллектору 45°
Рисунок 4.5 - График зависимости плотности теплового потока, при подключении различного количества секций, от времени при угле наклона излучателя к коллектору 0°
Рисунок 4.6 - График зависимости температуры нагрева воды, при подключении различного количества секций, от времени при угле наклона излучателя к коллектору 0°
Рисунок 4.7 - График зависимости температуры нагрева воды, при подключении различного количества секций, от времени при угле наклона излучателя к коллектору 45°
С помощью по
Список литературы
1. Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты российской федерации: федер. закон РФ от 23.11.2009 г № 261-ФЗ. - Москва: Российская газета, 2009. - 45 с.
2. Американский акт восстановления и Реинвестиций 2009 года: государственный закон США от 17.02.2009 г №111-5
3. Об возобновляемых источниках энергии: феред. закон Германии от 29.03.2000 г № 754-22
4. О сельском потребительском кооперативе водопользователей: закон Республики Казахстан от 08.04.2003 г № 404-II
5. Ляшков, В.И. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии / В. И. Ляшков, С. Н. Кузьмин - Тамбов: Издательство ТГТУ, 2003. - 72 с.
6. Казанджан Б. И. Современные системы солнечного теплоснабжения / Б. И. Казанджан - Энергия. - 2005. - №12.
7. Безопасные системы и технологии капельного орошения: научный обзор ФГНУ “РОСНИИПМ” / сост.: Г. Т. Балакай, Л. А. Воеводина, Ю. Ф. Снипич [и др.]. - М.: ФГНУ ЦНТИ “Мелиоводинформ”, 2010. - 52 с.
8. Postel, S. Drip Irrigation Expanding Worldwide [Электронный ресурс]: S. Postel. - Режим доступа: http://newswatch.nationalgeographic.com/2012/06/25/drip-irrigation-expanding-worldwide/
9. Пат. 114515 Российская Федерация, МПК51 F24J2/24. Плоский солнечный коллектор / Волошин Л. А., Максименко А. А., Максименко И. А.; заявитель и патентообладатель ОАО “Концерн “Созвездие”. - № 2011141474/06; заявл. 12.10.2011; опубл. 27.03.12. - Б. и. - 2012. - №9.
10. Пат. 94676 Российская Федерация, МПК51 F24J2/46. Плоский солнечный коллектор / Зайцев С. В. (RU), Максименко Александр Александрович (RU), Максименко В. А. (RU), Ховив Д. А. (RU).; заявитель и патентообладатель Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный университет" (RU). - № 2009140488/22; заявл. 02.11.2009; опубл. 27.05.2010. - Б. и. - 2010. - №15.
11. Пат. 2253808 Российская Федерация, МПК51 F24J2/24. Коллектор солнечной энергии / Газеев Н.Х. (RU), Садыков К.С. (RU)).; заявитель и Газеев Н.Х. (RU), Садыков К.С. (RU)). - № 2003128547/06; заявл. 18.09.2003; опубл. 10.06.2005. - Б. и. - 2005. - №16.
12. Пат. 86070 Российская Федерация, МПК51 A01G25/02. Система капельного полива / Кошелев Ф. Н.; заявитель и патентообладатель Кошелев Ф. Н. - № 2009117713/22; заявл. 12.05.2009; опубл. 27.08.09. - Б. и. - 2009. - №24.
13. Пат. 2219760 Российская Федерация, МПК51 A01G25/02. Система капельного орошения / Карпунин В.В.; заявитель и патентообладатель Государственное научное учреждение Поволжский научно- исследовательский институт эколого-мелиоративных технологий - № 2002116887/12; заявл. 24.06.2002; опубл. 27.12.2003. - Б. и. - 2003. - №36.
14. Пат. 2231951 Российская Федерация, МПК51 A01G25/02. Система капельного орошения / Салдаев А.М. (RU), Бородычев В.В. (RU), Дементьев А.В. (RU); заявитель и патентообладатель Салдаев А.М. (RU), Бородычев В.В. (RU), Дементьев А.В. (RU) - № 2001129374/12; заявл. 31.10.2001; опубл. 10.07.2004. - Б. и. - 2004. - №19.
15. Солнечные коллекторы плоского типа для круглогодичных и сезонных гелиотермальных установок [Электронный ресурс]: “ГЕЛИОСЕРВИС”. - Режим доступа: http://www.gelioservice.ru/solnechnaja-jenergija/ploskie-kollektory/
16. Системы капельного полива: производители, комплектация [Электронный ресурс]: “STROYCHIC.RU Советы по строительству”. - Режим доступа: http://stroychik.ru/sad-i-ogorod/sistemy-kapelnogo-poliva
17. Калягин, Ю.А. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии в системах теплогазоснабжения, вентиляции и промышленной теплоэнергетики / Ю.А. Калягин, Д.Ф. Карпов., М.В. Павлов. - Вологда: ВОГТУ, 2009. - 122 с.
18. Нуруллин Ж.С. Водопроводные сети. Методические указания к выполнению курсового и дипломного проектов для студентов спец. 270112 - “Водоснабжение и водоотведение” / Ж.С. Нуруллин Ж.С - Казань, КГАСУ, 2005. - 42 с.
Вы можете ЗАГРУЗИТЬ и ПОВЫСИТЬ уникальность своей работы