Сонячні системи тепло- і холодопостачання - Автореферат

ОДЕСЬКА ДЕРЖАВНА АКАДЕМІЯ ХОЛОДУ Спеціальність 05.05.14 - “Холодильна і кріогенна техніка, системи кондиціонування”Роботу виконано в Одеській державній академії холоду, науково-виробничій фірмі “Нові технології” (Україна) і сонячному Центрі UDES (Алжир). Науковий керівник - доктор технічних наук, професор Лагутін Анатолій Юхимович, Одеська державна академія холоду, професор кафедри холодильних установок. Офіційні опоненти: ? доктор технічних наук, професор Нікульшин Руслан Констянтинович, Одеська державна академія холоду, професор кафедри холодильних машин; Захист дисертації відбудеться 19.12.2002 року в 14.30 на засіданні спеціалізованої вченої ради Д.41.087.01 в Одеській державній академії холоду за адресою: вул.Різке загострення взаємопов?язаних енергетичних і екологічних проблем - Монреальський протокол 1987 року з проблеми озонобезпеки і Кіотський протокол 1997 року з проблем емісії парникових газів і глобального потепління) викликало значний інтерес до можливостей сонячних систем для теплопостачання (гаряче водопостачання й опалення) та холодопостачання. До недоліків сонячних систем належать значні габарити, чутливість до коливань сонячної активності, яка призвела до необхідності створення компенсаційного механізму у складі системи, порівняно висока вартість обладнання (сонячні колектори СК і тепломасообмінне обладнання - абсорбери, генератори і т. д.). Тому створення ефективних, легких і порівняно недорогих елементів таких систем, у першу чергу сонячних колекторів для нагрівання теплоносія у конкретній прив?язці до розроблюваних інженерних систем, є актуальним завданням як для України, так і для Алжира. Відповідно до поставленої мети було сформульовано і розв?язано задачі: розробка схемних рішень сонячних систем тепло-і холодопостачання; моделювання робочих процесів в основних елементах систем (СК, баках-теплоакумуляторах, геліосистемах в цілому); експериментальне дослідження робочих характеристик плоских сонячних колекторів на стенді-полігоні; створення методики інженерного розрахунку і розробка пілотних установок сонячного тепло-і холодопостачання. Наукова новизна здобутих результатів: ? розроблено математичну модель водонагрівальної системи, проведено її розвиток в частині опису теплових явищ у колекторі між приймальною пластиною та прозорим (скляним або полімерним з багатоканальної плоскої плити) покриттям;Як прозоре покриття використовували і традиційне рішення зі склом, і плиту з полімерного матеріалу, яка являє собою полікарбонатну плиту комірчастої структури. Звичайно припускається, що коефіцієнт теплових втрат U = const., але, як показують розрахунки, при збільшенні температури поглинаючої пластини від 50 °С до 100 °С коефіцієнт теплових втрат збільшується до 30%; Величина Rb у виразі (1) визначається таким співвідношенням: (9) тут q1 , qz - кути падіння відповідно до похилої і горизонтальної поверхонь; j - широта місцевості (для Одеси j = 46,50 ); b - кут між розглядуваною площиною і горизонтальною площиною (нахил колектора, рисунок 4В); d - схилення (кутове положення Сонця): , (10) де n - порядковий номер дня року; w - годинний кут (t - час доби в годинах): (11) Для експериментального вивчення (випробувань натурних зразків) теплових характеристик нових зразків сонячних колекторів (СК) було створено стенд (рисунок 6, позначення: 1 - вентиль; 2 - водопровідний трубопровід; 3 - бак-акумулятор; 4 - запірний вентиль; 5, 8 - зливний вентиль; 6 - опускний трубопровід; 7 - колектор; 9 - підйомний трубопровід; 10 - скляна трубка; 11-шприц; 12 - секундомір; 13 - контрольно-самопишучий пристрій; 14 - термопара на вході у колектор; 15 - термопара на виході з колектора; 16 - термопара для вимірювання температури навколишнього середовища; 17 - пірометр; 18 - гальванометр; 19 - вольтметр; 20 - перемикач; 21 - посудина Дьюара; 22 - ртутний термометр; 23 - анемометр). Кожна з цих систем, у свою чергу, включає: водопровідний трубопровід, оснащений вентилем, який підключено до бака-теплоакумулятора (БТА) (місткість 80 літрів); два теплоізольованих трубопроводи - опускний і підйомний, які служать з?єднанням бака-акумулятора з СК (опускний трубопровід оснащений зливним вентилем, підйомний трубопровід оснащений витратомірним пристроєм, який складається зі скляної трубки зі шкалою, шприца (дозуючого пристрою), наповненого барвною рідиною (у даному випадку використовували розчин перманганату калію); секундоміра; блока термопар, підключених до контрольно-самопишучого приладу КСП2-023, термопари на вході у колектор, на виході з нього і термопари, що відповідає за температуру навколишнього середовища; у місткості кожного з двох баків-теплоакумуляторів БТА встановлено (повністю ідентично за розташуванням) по сім термопар: дві термопари встановлені на вході і виході кожного випробуваного сонячного колектора СК, і одна термопара встановлена на повітрі.

2. ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ