ВОЗОБНОВЛЯЕМЫЕ ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ

Инсоляция следящей за солнцем поверхности

Если плоская поверхность постоянно ориентирована на солнце, её среднедневная облученность (Вт • м'2)

(Р> = ^<1/. (10)

где tRu ts — время восхода и захода солнца соответственно; Т — длительность суток (24 ч) и Ps — плотность мощности солнечного излучения, которая, конеч­но, зависит от времени дня и от метеорологических условий. Если бы Ps была постоянна в течение всего времени от восхода до заката солнца, то средняя инсоляция <Р> определялась бы значением угла а5и была равна (Вт • м-2)

{P) = - asPs. (11)

л

Во время равноденствия d = 0 и, следовательно, as = п/2. Тогда

<Р> = 1/2 Ps ~ 500 Вт • м-2 ~ 43,2 МДжДм-2 • день) (12)

Мгновенная инсоляция на поверхность с углом наклона к гори­зонту є и азимутом £

Р = Ps [cose cosx + sine sin% cos (E, - £)] . (13)

При использовании уравнения (13) нужно быть осторожным. Угол наклона є всегда должен быть положительным (рис. 10.2). Кроме того, важно учесть, с какой стороны поверхности светит солнце. Может оказаться, что второй член внутри скобок имеет отрицательное значение. Это означает, что рассматриваемая поверхность находится в области своей собственной тени и что её инсоляция на самом деле равна нулю.

Плоскость горизонта

Рис. 10.2. Две поверхности имеют положительный угол наклона, но разные ази­муты

Среднедневная инсоляция

Pdt

(14)

j Р da.


В общем случае данный интеграл должен быть определен численными мето­дами. На рис. 10.3-10.5 показаны некоторые результаты расчетов. На рис. 10.3 показана инсоляция для ориентированных на юг поверхностей, расположен­ных на северной широте 40° при различных углах наклона поверхности к го­ризонту в зависимости от склонения солнца. Так, горизонтальная поверхность (е = 0) получает больше всего солнечного излучения летом, когда 5 = +23 Чем дальше от экватора находится точка, тем больше солнечной энергии в летнее время поступает на горизонтальную поверхность по сравнени с горизонтальной поверхностью, находящейся на экваторе, где инсоляция не зависит от времени года. В общем случае инсоляция зависит от времени года. Так, для широты 40° зимой она примерно на 40 % меньше, чем летом.

Вертикальная поверхность, обращенная к экватору, в зимнее время харак­теризуется большей инсоляцией, чем летом. Ясно, что для заданной геогра­фической точки существует оптимальный угол наклона приемной поверхно­сти, при котором обеспечивается максимальная суммарная годовая инсоля­ция поверхности при её минимальных сезонных колебаниях. Для широты 40° (см. рис. 10.3) оптимальный угол наклона равен 42°, что на 2° больше зна­чения самой широты,

Склонение солнца, град

Рис. 10.3. Относительная инсоляция поверхности, расположенной на широте 40°, в зависимости от угла наклона поверхности к горизонту и склонения солнца. Кривые характеризуют отношение инсоляции наклонной поверхно­сти в рассматриваемой географической точке к инсоляции горизонтальной поверхности, находящейся на экваторе

Зависимость разности между оптимальным углом наклона поверхности и широтой от значения широты изображена на рис. 10.4.

Годовое поступление солнечной энергии на оптимально ориентированную неподвижную поверхность слабо зависит от широты местности (рис. 10.5). На широте 67° (Полярный круг) годовая инсоляция превышает 80 % от инсоляции на экваторе. Следует отметить, что данный результат получен без учета измене­ния прозрачности атмосферы в течение года и в зависимости от угла наклона приемной поверхности. В действительности, чем севернее мы находимся, тем большая доля солнечного излучения будет поглощаться атмосферой, в том числе из-за уменьшения среднего угла высоты солнца над горизонтом.

80%

Широта, град

Рис. 10.4. Разность между оптимальным углом наклона поверхности солнечного коллектора и широтой местности в зави­симости от широты

0 30 60

Широта, град

Рис. 10.5. Влияние широты местности годовую инсоляцию для солнечного ко лектора, установленного под оптимальным углом к горизонту

Таблица 10.2. Инсоляция ориентированной на юг поверхности, установленной под углом к горизонту, равным широте местности для некоторых городов США

Город

Средняя инсоляция, Вт/м2

Bangor, ME

172

Boston, МА

177

Buffalo, NY

161

Concord, NH

171

Hartford, CT

149

Honolulu. HI

230

Los Angeles, CA

248

Newark, NJ

186

New York, NY

172

Philadelphia, PA

185

Phoenix, AZ

285

San Francisco, CA

246

Tucson, AZ

286

С другой стороны, во многих экваториальных районах (например, долина Ама­зонки) высокая влажность атмосферного воздуха приводит к довольно сильному поглощению солнечного излучения в атмосфере, так что реальная инсоляция достигает лишь 60 % инсоляции, которая могла бы иметь место при идеальных метеорологических условиях.

Представленные выше данные показывают, что среднегодовая инсоляция зависит от ориентации поверхности, широты местности и метеорологических условий.

В табл. 10.2 в качестве примера приведена среднегодовая инсоляция для не­которых городов США. Данные относятся к ориентированной на юг приемной поверхности, расположенной под углом наклона к горизонту, равным широте местности.

Ясно, что эти данные в реальных условиях из года в год изменяются в зави­симости от метеорологических условий.

ВОЗОБНОВЛЯЕМЫЕ ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ

РАБОТА

Выше мы говорили о том, что газ, находящийся в цилиндриче­ском сосуде с поршнем, может совершать работу. Какова эта работа? Сила, действующая на поршень со стороны газа, равна рА, где А …

ПЕРВЫЙ ЗАКОН ТЕРМОДИНАМИКИ

Подведем некоторое количество Q теплоты к газу, находящему- ■ : цилиндре с адиабатическими стенками и поршнем внутри, который может ■сремещаться без трения. Наличие адиабатических стенок означает, что тепло - р …

УДЕЛЬНАЯ ТЕПЛОЕМКОСТЬ ПРИ ПОСТОЯННОМ ОБЪЕМЕ

При изменении температуры некоторого фиксированного коли­чества газа будет меняться его внутренняя энергия. Если при этом объем газа остается постоянным (например, газ помещен в сосуд с жесткими стенками), то изменение его …

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия
+38 050 512 11 94 — гл. инженер-менеджер (продажи всего оборудования)

+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи новинок
e-mail: msd@msd.com.ua
Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Оперативная связь

Укажите свой телефон или адрес эл. почты — наш менеджер перезвонит Вам в удобное для Вас время.