Розрахунок системи гарячого водопостачання на основі плоских сонячних колекторів для клімату м. Дніпропетровська - Дипломная работа

В світі щорічно зростають потреби в енергії, а кількість традиційного палива невпинно зменшується. Отримання енергії від Сонця має низку переваг: 1. Сонячна енергія доступна в кожній точці нашої планети, розрізняючись по щільності потоку сонячного випромінювання не більше ніж в два рази. 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.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. Активні геліосистеми по своєму технічному рівні й економічних показниках можуть значно розрізнятися, наприклад та сама геліосистема у залежності від якості її окремих вузлів і проектного виконання може відрізнятися від вихідної за економічними показниками в 1...3 рази. 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.IMG_8ac384e5-fe5d-4dad-b6d4-b196baa281f2Місто Дніпропетровськ знаходиться по обидва береги річки Дніпро, в південно-східній частині України. Температуру зовнішнього повітря для і-тої години j-того місяця можна визначити за формулою[4]: tij = tj 0,5 ki Розрахунок установки гарячого водопостачання виконується за годинними сумами прямої та розсіяної сонячної радіації та температурою зовнішнього повітря. Перерахунок будемо вести за лінійною емпіричною залежністю для горизонтальної поверхні: IMG_6571bc5d-c061-487c-adf9-b6d82913b634 (2.2) де Емр - максимальне розрахункове значення інтенсивності сонячної радіації, (Вт/м2); За формулою 2.3 розраховуємо значення потужності сонячної радіації: Для 1 місяця: IMG_d7fb356c-f3b0-4397-915d-899f56e7e71eКут схилення визначається за приблизною формулою Купера [5,6]: IMG_97a462ca-c9de-46ab-9aea-27b85e021f8c (2.5) де n - порядковий номер дня в році; Для наступних місяців розрахунок проводиться аналогічно. Кут схилення Сонця Для забезпечення найліпших умов поглинання енергії сонячним колектором при цілорічному використанні, його поглинальна поверхня має бути орієнтована на південь із нахиломВикористовуючи 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: IMG_8d73c77a-4466-4336-9ac0-add4b26f8cde (2.7) Результати розрахунку ?згп за місяцями зведено до табл. Результати розрахунку ?знп за місяцями зведено до табл. Кут між південним напрямком та напрямком заходу Сонця, для нахиленої поверхніМісячне теплове навантаження Qmic визначається за формулою: IMG_2bae6612-b2b3-4799-99a4-02f2db09fff9 . (2.14) де Qmic - місячна потреба теплоти, Дж/(м2 міс). G - витрати теплоносія в день, кг/день; C - середня теплоємність робо

ЗМІСТ

Анотація

Реферат

ВСТУП

1. ЗАГАЛЬНА ЧАСТИНА

1.1 Огляд існуючих схем гарячого водопостачання

1.2 Вибір гідравлічної схеми системи гарячого водопостачання

2. СПЕЦІАЛЬНА 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

2.2 Визначення місячного теплового навантаження

2.3 Розрахунок параметрів геліоколекторів

2.3.1 Визначення геометричних параметрів геліоколекторів

2.3.2 Визначення площі геліоколекторного поля

2.3.3 Визначення температур поверхонь ГК

2.3.4 Втрати теплоти через тильну теплоізоляцію

2.3.5 Витрати теплоти через світлопрозору верхню теплоізоляцію

2.3.6 Визначення кількості поглинутої геліоколектором енергії

2.3.7 Уточнення температури поглинальної пластини

2.3.8 Уточнення кількості поглинутої енергії

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

ВИКОРИСТАНА ЛІТЕРАТУРА

АНОТАЦІЯ