În acest articol, vom încerca să evidențiem formulele de bază pentru calculul eficienței unui colector solar (CK), în limbajul cel mai simplu posibil. Colectorul solar (încălzitor de apă) este proiectat să transforme radiația solară în căldură pentru a încălzi un lichid de răcire sau pur și simplu apă.
În primul rând, ne interesează eficiența sau eficiența, adică care parte a puterii radiației solare incidentate, colectorul este capabil să se transforme în încălzirea agentului de răcire.
Puterea radiației solare incident este notată cu litera -G
Puterea utilă a colectorului solar - Q
Q (capacitate de colectare utilă (dT)) = G (putere de cădere) - P (pierdere de căldură cu apă solară)
Graficul grafic pentru puterea utilă este prezentat în Fig.
- Vacuum colector solar
- Flat colector solar
- Deschideți suprafața de absorbție a luminii
Axa X: -Delta T (dT) este diferența dintre temperaturile ambientale și cele de răcire din colectorul solar.
Axa Y: Q (Capacitatea utilă a colectorului de la (dT)) sau Eficiența.
Acesta este un tip de grafic tip de performanță pentru orice încălzitor solar de apă.
Orice colector solar este caracterizat de o funcție complexă de pierderi de căldură P de la dT. Dar, în practică, este mai convenabil să nu lucrați cu funcția de pierdere de căldură P de la dT, ci cu aproximarea sa sub forma unei serii Taylor de ordinul doi.
Institutul fur Solarenergieforscung GmbH, care certifică colectoarele solare din Germania, raportează în rapoarte toți coeficienții de aproximare cuadratori necesari, care permit calcularea cu precizie a puterii utile a colectorului solar, în funcție de condițiile de funcționare.
Formula de calitate utilă a colecției Q din (dT) dobândește o formă de înțeles.
Q = G "( ) * K ( ) * R-a1 * dT-a2 * (dT) ^ 2
G - puterea radiației incidentate perpendicular pe planul colectorului solar G "= G * cos () - Puterea la unghiul de incidență .
- unghiul de incidență al razelor
K ( ) - IAM (Modificatorul unghiului de incidență) - Coeficientul care ia în considerare pierderea de putere a colectorului solar, în funcție de unghiul de incidență al razelor solare. Valoarea pentru unghiul este de obicei dată = 50º.
Pentru un bun Colector solar plat
La (70º) aproximativ 0,55
Pentru Colectorul Solar Vacuum
La (50º) aproximativ 1,42
R este eficiența optică luând în considerare zona efectivă a absorbantului, coeficientul de transfer de căldură de la absorbant la purtătorul de căldură și pierderea de transparență a stratului de transmitere a luminii. Este numeric egal cu puterea la delta temperatură zero.
REM: Colectorul de vid K ( ) crește cu o abatere de la normal, datorită formei cilindrice a absorberului, compensând scăderea puterii G * cos ().
dT este diferența dintre temperaturile ambientale și cele de răcire din Colectorul Solar.
a1 și a2 au un înțeles fizic inteligibil:
a2 - pierdere de căldură prin radiație.
Pentru un bun Colector solar plat
a1, aproximativ 4 Watt / (m ^ 2 * T)
Pentru Colectorul Solar Vacuum
Acum, reveniți la programul nostru.
Primul punct este intersecția cu axa Y - puterea maximă a colectorului solar la dT = 0
Al doilea punct este intersecția cu axa X fiind temperatura de stagnare sau delta maximă la Q = 0 (productivitate zero).
Din cauza prezenței - a2 * (dT) ^ 2, graficul nu este o linie dreaptă care leagă puterea maximă și temperatura de stagnare, dar parabola este curbată în jos.
Acum. având formula de putere utilă, putem să o analizăm și să o înțelegem vizual. cu ceea ce este conectat și de ceea ce depinde.
Temperatura stagnării este determinată în principal de caracteristicile stratului de acoperire selectiv. Acest lucru se datorează faptului că o contribuție semnificativă la pierderile termice ale colectorului solar la temperaturi maxime se face prin termenul a2 * (dT) ^ 2, responsabil pentru reradiție. În experimente, nu puteți trece apă, pur și simplu prin măsurarea temperaturii de stagnare, pentru a evalua calitatea acoperirii selective.
- Transparența stratului de transmisie a luminii
Transparența stratului de transmisie a luminii la radiația solară Ridichează întregul grafic de mai sus, mărind eficiența optică. datorită unei transmisii mai mari a energiei în interiorul colectorului solar.
Reduce puterea maximă la dT = 0, dar, de asemenea, reduce panta graficului, ceea ce poate fi mai avantajos pentru dT mare. Poate ridica temperatura de stagnare.
- Calitatea și cantitatea de izolație a carcasei
- aproape nu afectează puterea maximă, dar reduce panta graficului și mărește temperatura de stagnare.
Absorbantul este elementul cheie al colectorului solar. Este necesar nu doar să se încălzească suprafața absorbantă, ci și să se transfere în mod eficient această căldură pe suportul de căldură lichid. Conform legilor fizicii, coeficientul transferului de căldură depinde de grosimea materialului, astfel încât un panou subțire de cupru absorbant de căldură poate fi mai puțin eficace decât un strat mai gros de aluminiu sau oțel.
Schimbul de căldură între tuburile de eliminare a căldurii și lichid depinde de zona contactului lor. Prin urmare, un tub subțire de cupru cu diametru mic, care transferă căldura către un purtător de căldură lichid, poate funcționa mai rău decât același oțel, dar un diametru mai mare, având o suprafață mare de schimb de căldură cu lichid.
Din aceste motive, foarte adesea un absorbant din cupru subțire cu tuburi subțiri de cupru de căldură, funcționează mai rău decât din aluminiu sau oțel gros cu tuburi cu diametru mai mare. Există o scădere a coeficientului de transfer de căldură al căldurii de la panoul de căldură la suportul de căldură, ceea ce duce la o creștere a temperaturii absorbantului la aceeași temperatură a agentului de răcire datorită ratei scăzute de transfer de căldură. Temperatura ridicată a absorbantului mărește pierderile termice și conductivitatea termică și radiațiile, reducând eficiența colectorului. Temperatura de stagnare nu se poate schimba, dar puterea maximă și puterea utilă se deplasează pe axa Y, ca și cum ar fi schimbat de-a lungul axei X, (dT) de-a lungul graficului cu alți parametri egali, așa cum se arată în Fig.
Care este designul colectorului solar pentru casa ta?
Articole similare
-
Colector solar cu propriile mâini pentru diagrama home video și dispozitiv
-
Pe galaxia Calea Lactee și sistemul solar al Rusiei Yaril-Soare - Putere
Trimiteți-le prietenilor: