Публикация научных статей.
Вход на сайт
E-mail:
Пароль:
Запомнить
Регистрация/
Забыли пароль?
Научные направления
Поделиться:
Разделы: Техника
Размещена 02.07.2020.
Просмотров - 151

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАБОТЫ ГЕЛИОКОЛЛЕКТОРОВ

Мишеев Артур Андреевич

ГОУ ВПО Донецкий национальный технический университет, г. Донецк

магистрант

Бутченко Афанасий Николаевич, бакалавр, ГОУ ВПО Донецкий национальный технический университет, г. Донецк


Аннотация:
Использование возобновляемых источников энергии является актуальным вопросом, который особенно проявляется при повышении стоимость ископаемых видов энергии (природный газ, мазут, каменный уголь и др.). При наличии большого количества недобросовестных поставщиков теплоэнергетического оборудования на первый план становится вопрос предварительной оценки их характеристик. Для этого предлагается использование небольших экспериментальных установок.


Abstract:
The use of renewable energy sources is an urgent issue, which is especially manifested when the cost of fossil energy (natural gas, fuel oil, coal, etc.) increases. In the presence of a large number of unscrupulous suppliers of heat power equipment, the question of a preliminary assessment of their characteristics becomes paramount. For this, the use of small experimental facilities is proposed.


Ключевые слова:
солнечная энергия; вакуумный гелиоколлектор; экспериментальный стенд; температура; эффективность

Keywords:
solar energy; vacuum helicollector; experimental stand; temperature; efficiency


УДК 629.7.064.56

Введение.

Использование альтернативных источников энергии - очень перспективный вопрос [1-3]. Хотя с использования солнечной энергии и началась вообще эпоха человечества, но полноценное использование солнечной энергии в зимнее время для нужд отопления или систем горячего водоснабжения на данный момент является актуальной. На некоторое время человечество временно решило вопрос получения требуемых объёмов энергии за счёт сжигания органического топлива, однако его запасы иссекаемы и приводят к увеличению нагрузки на экологию. Поэтому в настоящий момент опять актуален вопрос использования солнечной энергии. Этому способствует развитие науки и техники, что позволяет получить универсальную комбинированную децентрализованную систему теплоснабжения, в которой будут использованы достоинства различных видов энергии.

Основная часть.

Для оценки соответствия фактических показателей работы гелиоколлекторов техническим условиям был собран экспериментальный стенд. Процесс изготовления установки заключается в изготовлении модели вакуумного коллектора (рисунок 1).

Внутрь полой трубы из кварцевого стекла 3 внутренним диаметром 35 мм вставляется трубка из теплопроводящего материала (в нашем случае  алюминия) 1 наружным диаметром 16 мм, по бокам вставляются заглушки из резины 2. Из образованной полости между труб через тонкую иглу, воткнутую в резиновую заглушку с одной из сторон вакуумным насосом откачивается воздух, после чего игла герметизируется.

Модель вакуумного коллектора 

Рисунок 1 - Модель вакуумного коллектора

 

Установка крепится вертикально или под углом, после чего подключаются шланг через тройник к верхнему концу трубки. На тройнике один из выводов подключен к расширительному бачку, а другой подключается к насосу, жидкость из тройника сверху прокачивается насосом через водомер (например, ЛК-15-ХА), поступает в теплообменник и далее возвращается в нижний штуцер. Для измерения температур внутри установки в трубках подачи и обратки были установлены термопары типа ХА омываемые жидкостью в системе. Насос подключаем к сети через регулируемый источник питания 24 вольта, 10 ампер. На источнике питания устанавливаем напряжение 12 вольт.

Схема установки для проверки работы вакуумного коллектора приведена на рисунке 2.

Схема экспериментальной установки

Рисунок 2 - Схема установки для проверки работы вакуумного коллектора

  1. Насос

  2. Расходомер

  3. Вакуумная трубка (коллектор)

  4. Теплообменник

 

Запуск установки заключается в наборе воды через расширительный бак, последующего удаления воздушных пробок путем периодического включения насоса с переменной мощностью. В течение 10 минут удаляется воздух из системы, после чего установка готова к работе. 

Отвод тепла от гелиотрубки производится через погруженный теплообменник в емкость с водой объёмом 10 литров, температура воды в емкости в начале эксперимента составляла 26,1°С. Температура обратки в начале эксперимента 27,7°С подачи 28,2°С. На поверхности кварцевого стекла 30,3°С.

Пример результатов измерения температур приведены на рисунке 3.

На графике 3 видно, что температура в подающем и обратном трубопроводе в начале опыта начала расти температура и достигла 28,8 °С на подающем трубопроводе, на обратном 28,3°С, продержалась на высоком уровне в течении 10 минут, после чего началось снижение температуры в подающем и обратном трубопроводе в это же время. Через 20 минут график температуры обратки и температуры в емкости установился и перепад составляет в 1°С. На протяжении оставшегося времени температура в емкости с водой растет. На графике видно, что данный скачек температуры не сказался на нагреве в емкости, температура продолжает плавно увеличиваться.

Результаты исследования

Рисунок 3 - Результаты измерения температур в опыте №1

t1  - Температура в обратной линии;

t2  - Температура в подающей линии;

t3  - Температура в баке-аккумуляторе;

t4  - Температура зачёрнённой термопары (датчика солнечной активности).

 

Выводы.

В результате исследований подтверждена возможность использования гелиоколлекторов для нагрева воды. В результате исследований сделан вывод о необходимости сокращения тепловых потерь в окружающую среду, так как опыт, проводимый без вакуума, показал  значительную зависимость теплопроизводительности от скорости ветра. При откачивании воздуха таких проблем не отмечается.

Также значительное влияние оказывает солнечная активность. Так при рассеянном излучении (влияние облаков) теплопроизводительность снижалась на 60%, что требует установки концентраторов солнечной энергии или увеличения их площади.

Использование экспериментального стенда позволяет оценить фактические возможности гелиоколлекторов в условиях конкретного региона в предпроектный период без значительных капиталовложений.

Библиографический список:

1. Житцова Д.А., Иванова Е.А, Львов Д.А., Лебедева Е.А. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГИИ ДЛЯ ГОРЯЧЕГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ ПРОМЫШЛЕННОГО ЦЕХА // Современные наукоемкие технологии. – 2014. – № 5-1. – С. 152-154; URL: http://www.top-technologies.ru/ru/article/view?id=33790 (дата обращения: 20.06.2020).
2. Рахматулин И. Р. Сравнительный анализ использования солнечного коллектора и солнечного концентратора для опреснения воды / И. Р. Рахматулин // Наука ЮУрГУ: матер. 65-й науч. конф. Секции технических наук: в 2 т. -Челябинск: изд. центр ЮУрГУ, 2013. -Т. 2. -С. 190-193.
3. Систер В. Г., Цедилин А. Н., Иванникова Е. М., — Внедрение «зеленых технологий» в Российской Федерации — http://elibrary.ru/item.asp?id=26323686 — статья, Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и Экология», № 11–12, с.88–92, издательство Научно-технический центр «ТАТА», 2016 г.




Рецензии:

2.07.2020, 11:08 Олевский Виктор Аронович
Рецензия: http://sci-article.ru/stat.php?i=1587392958 - посмотрите, т.к. тот же вопрос: в тексте статьи не сформулирована научная новизна.



Комментарии пользователей:

12.08.2020, 10:39 Бахтияров Сардор Бахтиярович
Отзыв: Бахтияров Сардорбек Бахтиярович Надо показать актуальность и научную новизну статьи. После рекомендую научную статью к публикации.


Оставить комментарий


 
 

Вверх