Применение солнечной энергии

УРАВНЕНИЕ ХОТТЕЛЯ—УИЛЛЕРА—БЛИСА

Основное уравнение, хорошо известное как уравне-* ние Хоттеля — Уиллера — Блиса [12—17], определяет полезное тепло Q на единицу площади коллектора в зависимости от двух переменных — плотности потока суммарной солнечной радиации в плоскости коллектора GK и разности средней температуры теплоносителя в коллекторе Гер и температуры окружающей среды Г0Кр ч

С?=Г[(та) GK—£/(Гср—Гокр)], (3.1)

где F — коэффициент, связанный с эффективностью пере-* носа тепла от пластины коллектора к жидкости, от­водящей тепло. Этот коэффициент зависит от конструк-’ ции поглощающей пластины, в частности от размеров каналов с нагреваемой жидкостью, толщины пластину и свойств жидкости. Кроме того, он зависит от расхода жидкости через коллектор.

Приведенная поглощательная способность (та) учи­тывает результирующее влияние оптических свойств ма­териалов коллектора в диапазоне длин волн солнечно­го спектра [17]. Фактически эта величина примерно на 5% больше произведения пропускательной способности прозрачных покрытий т и поглощательной способности пластины коллектора а, поскольку некоторое количест­во .излучения, .первоначально отраженного от поглощаю­щей пластины, отражается покрытиями обратно к плас­тине.

Коэффициент тепловых потерь Uсильно возрастаете ростом 'скорости ветра, если нет прозрачных покрытий, однако, если имеется хотя бы одно покрытие, U возрас­тает в меньшей степени. Число прозрачных покрытий^ расстояния между ними, а также условия в воздушном промежутке коллектора могут оказывать большое влия­ние на тепловые потери, например вакуумирование кол-^ 30

лектора сильно снижает их. Оптические свойства пог­лощающей пластины и прозрачных покрытий в длинно­волновом диапазоне также влияют на коэффициент теп­ловых потерь.

Эти три параметра F, та и U, зависящие от конст­рукции коллектора, определяют тепловой режим рабо­ты, и полная эффективность коллектора ц = Q/GK мо­жет быть представлена в зависимости от разности тем­ператур (ГСр—Г0Кр) и плотности потока падающей сол­нечной радиации GK как

4 = -|r = f[(«)- -^(Гер-Т^)]. (3.2)

Температуру Гср практически невозможно измерить, но, поскольку в любом отдельном коллекторе большин­ства систем имеет место сравнительно небольшое повы­шение температуры, ее можно заменить температурой жидкости на входе Гвх. Типичные значения F составля­ют примерно 0,88—0,90, та — около 0,7 при а=0,9 и двойном остеклении из трехмиллиметрового оконного стекла, а коэффициент тепловых потерь U того же кол­лектора примерно равен 3,6. Для незастекленного и не­изолированного коллектора значение та будет близко к единице, а значение U по крайней мере вдвое больше, чем для застекленного коллектора. Методы эксперимен­тального определения F, та и U были предложены Сми­том и Вайсом [17].