ВОПРОСЫ ТЕОРИИ. И ИННОВАЦИОННЫХ РЕШЕНИЙ. ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ. ГЕЛИОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СИСТЕМ

Математическое моделирование процесса

Как отмечалось выше, работа установки с естественной циркуляцией теплоносителя в контуре гелиоколлектора осуществляется благодаря перепаду давления, который возникает из-за неравномерности температуры жидкости в разных ветвях контура.

Через определенное время после восхода Солнца его лучи попадают на стеклянную поверхность наклонного гелиоколлектора. Азимут Солнца в этот момент можно вы­числить по формуле

A = arccos[-tg(cp-prK)tgA]. (1.43)

Наличие воздушного зазора между стеклом и тепло­воспринимающим элементом на определенное время ото­двигает начало его освещения. Максимальный угол между солнечным лучом и нормалью к плоскости гелиоколлекто­ра, при котором начинается освещение поверхности тепло­воспринимающего элемента, можно вычислить как

;„=arctgV

О,

и определенный промежуток от восхода Солнца

Т = '^ос

00 2 15 ■

Здесь приняты обозначения: ср - географическая ши­рота местности, град; р - угол установки гелиоколлектора относительно горизонта, град; А - склонение Солнца, град; 5з - величина зазора, м; тдс - время освещенного периода дня, ч;Аос - азимут Солнца освещенного периода дня, град; тс - время светлого периода, ч.

Считаем, что от этого момента начинается процесс про­грева тепловоспринимающего элемента, однако движения жидкости в связи с наличием обратного клапана в конту­ре гелиоколлектора не будет. Температуру теплоносителя в гелиоколлекторе, при которой начнется циркуляция, можно определить, если известен перепад давления АРкл, при достижении которого клапан открывается.

В общем случае перепад давления, обусловленный раз­ностью температур в ветвях контура,

АРГ = gpp(i2 - ^)Л, (1.47)

где g = 9,81 м/с2 - ускорение свободного падения тел; р - плотность теплоносителя, кг/м3; Р - объемный коэф­фициент теплового расширения, 1 /К; h - высота ветви контура, м.

Следует отметить, что объемный коэффициент теплово­го расширения в значительной степени зависит от темпера­туры жидкости. В диапазоне температур, которые имеют место при работе гелиоколлектора, в первом приближении можно считать, что

Р = [Ро+трЗ]-ЮЛ (1.48)

где Р0 - объемный коэффициент расширения жидкости при температуре окружающей среды; /пр - коэффициент, 1/К2.

Во время разогрева гелиоколлектора температура те­плоносителя по всей его длине одинакова и равняется рав­новесной температуре

Зртн = к2?тах cos р [sin а(т - тф) + sin це_Ьт ]. (1.49)

Лгк

где угк - коэффициент восприятия гелиоколлектором солнечной радиации; к - коэффициент теплопередачи, Вт/(м2*К); Етах - максимальная интенсивность солнечной радиации, Вт/(м2,К); р - энергетический показатель гелио­коллектора; тф - текущее время, ч; а, Ъ - коэффициенты.

Значения коэффициентов а и b равны

71 . и _ •^ТК'^ГК

J и ” _ »

тс 2/гас где т - удельная производительность гелиоколлекто­ра, кг/(м2*сут); с - удельная теплоемкость теплоносите­ля, ДжДкг'К).

тс

Егкггк1-с' 3600

Tt^mc

^гк^гкТс ‘ 3600

В этих формулах время измеряется в часах.