Основные публикации по солнечной энергии
Краткосрочные характеристики коллектора
Этот раздел посвящен определению мгновенных характеристик коллектора с помощью уравнения (7.7.5). Мы показали, что режим работы коллектора по существу определяется тремя параметрами: FRt Vl и та. Вследствие зависимости от температуры Fr является слабой функцией температуры, но обычно может рассматриваться как постоянная для данной конструкции величина. Когда FR » 0,95,
|
Фиг. 7.13.1а. К. п.д. коллектора її в зависимости от температуры жидкости на входе 7^ .. HR « 1000 Вт/м2, Р. 0,95, F«« 0,90, угол наклона 45е, скорость ветра 5 м/с, Та - 10°С, Ts « Ї0°С, ер « 0,05 (неселективная поверхность), е а 0,1 (селективная поверхность), KL « ОД fra0,87/одко - сдойное покрытие), (та )** 0,80 (двухслойное покрытие}, (та ) « 0,75 (трехслойное покрытие):, неселективная поверхность; се* лективная поверхность. |
увеличение UL в 2 раза приводит к уменьшению всего на 0,04. Столь же малый эффект вызвало бы увеличение вдвое расхода через коллектор. Таким образом, значитальные изменения режима работы оказывают в большинстве случаев небольшое влияние на FR.
Полный коэффициент потерь Ui является функцией температуры. Однако для многих приложений можно считать UL величиной постоянной. Если такое предположение оказывается неудовлетворительным, VL можно определить как функцию температуры, используя например, уравнение (7.4.9).
s.«. *
Фиг. 7.13.16. К, п.д. коллектора ц в зависимости от температуры жидкости на входе 7д ,•.
ЯЯ в 750 Вт/м2, F1 ~ 0,95, FR - 0,90, угол наклона 45°, скорость ветра 5 м/с, Т = 10°С, Т8 = 10*С, tp = 0,95 (неселетивная поверхность), є « 0,10 (селетиенал поверхность), KL - 0,0, (та) = 0,57 (однослойное покрытие), ,50 (двухслойное покрытие), (та;-
- 0,75 (трехслоиное покрытие);-------------- неселетивная--- поверхность;
селективная поверхность.
На фиг. 7.13.1а и 7.13.16 приведены графики изменения мгновен - ного к. п.д. коллектора. При построении этих графиков значения коэффициентов F^ и F' заданы, так что нет необходимости задавать расход жидкости через коллектор. Единственное различие между этими двумя фигурами заключается в уровне падающей солнечной радиации. Для обеих фигур коэффициент 0^ определялся путем решения системы алгебраических уравнений, как в примере 7.4.1, за исключением того, что не учитывались потери через нижнюю поверхность коллектора.
Если бы при построении этих графиков использовалось постоянное значение то все кривые были бы прямыми линиями. Если, например, для коллектора с днухслойным прозрачным покрытием и неселективной поверхностью пластины коэффициент U{ определить по температуре на входе 100 °С, то рабочая характеристика на фиг. 7.13.1а представляла бы прямую линию, проходящую через точки этой кривой при 10 °С (ц = 0,72) и 100 °С (ц ■ 0,37). Такая аппроксимация является довольно точной при значениях температуры на входе, близких к 100 °С. Если то же самое значение UL используется при более низком уровне радиации (750 Вт/м2) (фиг. 7.13.16), то рабочая характеристика будет представлять прямую линию, соединяющую точки кривой при 10 °С (п «= 0,72) и 100 °С (ц « 0,25). И в этом случае прямые линии являются неплохим приближением к действительным рабочим характеристикам. Отметим, что оценки UL обычно лучше делать для даей с хорошей радиацией, поскольку именно в эти дни производится наибольшее количество полезной энергии.
Наконец, во многих приложениях приведенная поглощательная способность может рассматриваться как не зависящая от направления излучения и, следовательно, как постоянная величина. Выло показано, что пропускание и поглощение слабо зависят от угла падения излучения при значениях этого угла менее 45°. В середине дня, когда происходит поглощение основного количества солнечного излучения, угол падения меняется несущественно. Если коллектор ориентирован таким образом, что в течение этого периода времени угол падения не превышает 45°, то величина та может быть принята постоянной. Даже в том случае, когда угол падения больше 45°, условие та *= const для середины дня может оказаться удовлетворительным приближением, если использовать соответствующее среднее значение. Поправки К та, учитывающие многократные отражения и поглощение в стекле (т. е. (та) и (та )с) для хорошо спроектированного коллектора, обыч - но малы.
Предшествующие рассуждения приведены с целью показать, что при удачно выбранных значениях параметров FR, и та характеристики коллектора могут быть определены с достаточной степенью точности. Эти упрощения справедливы при моделировании крупномасштабных переходных процессов, позволяющем сократить стоимость расчетов. Как мы увидим, проектирование и расчет многих систем могут быть выполнены с использованием простой модели коллектора. Эти упрощения будут использованы в большей части остальных разделов книги. Зачастую нет необходимости рассматривать упомянутые три параметра коллектора как функции времени и температуры.
