Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  

Загрузка...

Нетрадиционные источники энергии [docx][xlsx] - файл РАСЧЕТ ГЕЛИОУСТАНОВКИ последняя испр.docx


Нетрадиционные источники энергии [docx][xlsx]
скачать (213.8 kb.)

Доступные файлы (2):

НЕТРАДИЦИОН_задача1 дубль 2 последняя.xlsxскачать
РАСЧЕТ ГЕЛИОУСТАНОВКИ последняя испр.docx162kb.16.01.2010 11:47скачать

содержание

РАСЧЕТ ГЕЛИОУСТАНОВКИ последняя испр.docx

  1   2
РАСЧЕТ ГЕЛИОУСТАНОВКИ.

Расчет гелиоустановки выполняем для летней душевой полевого бригадного стана, расположенного в Аргаяшском районе Челябинской области. Гелиоустановка рассчитана на работу с 15 апреля по 15 октября. Потребное количество энергии для горячего водоснабжения равно 100 МДж в сутки. Гелиоустановка выполнена по схеме с естественной циркуляцией и параллель - последовательным соединением солнечных коллекторов. Каждый параллельный контур имеет два последовательно соединенных коллектора.

1.Суммарная солнечная радиация, поступающая на горизонтальную и наклонную поверхность:

а) величина солнечной энергии, поступающей на горизонтальную поверхность, в среднем за день данного месяца:

^ Н=H0×а+b×SS0, МДж/м2

Н – суммарная энергия на горизонтальной поверхности, МДж/м2; Но – эталонное (условное) значение суммарной энергии (лучше использовать внеатмосферное (в космосе) значение солнечной энергии), Но =1360 Вт/м2; S и So – действительная и возможная продолжительность солнечного сияния соответственно, ч; a и b – постоянные коэффициенты.

Таблица 1.1.

Исходные данные для расчета гелиоустановки.

 

апрель

май

июнь

июль

август

сентябрь

октябрь

a

0,17

0,12

0,1

0,18

0,11

0,14

0,19

b

0,45

0,54

0,54

0,4

0,48

0,44

0,44

So,ч

14

16

16

16

14

12

10

 

 
















 

S,АРГАЯШ

7,4

8,6

9,6

9,4

7,9

5,6

3,4


По данным таб.1.1. рассчитываем уровень солнечной энергии по месяцам (1кВт*ч=3,6МДж):

В апреле:Н4=1360×7,4×(0,17+0,45×7,414)×3,61000=14,78МДж/м2
Остальные расчеты производим аналогично, результаты заносит в табл. 1.2.

Таблица 1.2.



Уровень солнечной энергии по месяцам, МД/м2

 

апрель

май

июнь

июль

август

сентябрь

октябрь

Ho

10064

11696

13056

12784

10744

7616

4624

H

14,78

17,27

19,93

19,10

14,73

9,47

5,65


б) уровень солнечной энергии, поступающей на наклонную поверхность в среднем за день данного месяца:

НТ=Н*Rφ

Rφ – отношение среднемесячных дневных приходов суммарной энергии на наклонную и горизонтальную поверхности при определенном угле наклона, из табл. 1.3.

Таблица 1.3.

Значения величины Rφ для зоны Южного Урала

φ,град/месяц

апрель

май

июнь

июль

август

сентябрь

октябрь

10

1,07

1,02

1

1,01

1,04

1,11

1,21

15

1,1

1,02

1

1,01

1,06

1,15

1,31

20

1,12

1,02

0,99

1

1,07

1,19

1,4

25

1,14

1,02

0,98

1

1,08

1,23

1,48

30

1,16

1,01

0,96

0,98

1,08

1,25

1,56


По данным табл.1.3. рассчитываем средний ежедневный уровень солнечной энергии соответствующий каждому углу наклона по месяцам:

В апреле: Нт10=14,78×1,07=15,81 МДж/м2

Нт15=14,78×1,1=16,25 МДж/м2

Нт20=14,78×1,12=16,55 МДж/м2

Нт25=14,78×1,14=16,85 МДж/м2

Нт30=14,78×1,16=17,14 МДж/м2
Остальные расчеты производим аналогично, результаты заносим в табл. 1.4.

Таблица 1.4.

Интенсивность солнечной энергии на наклонной поверхности в среднем за день месяца, МД/м2

Угол наклона,0

апрель

май

июнь

июль

август

сентябрь

октябрь

10

15,81

17,62

19,93

19,29

15,32

10,51

6,84



15

16,25

17,62

19,93

19,29

15,61

10,89

7,41

20

16,55

17,62

19,73

19,10

15,76

11,27

7,91

25

16,85

17,62

19,53

19,10

15,91

11,65

8,37

30

17,14

17,45

19,13

18,72

15,91

11,84

8,82
^ 2. Дневная удельная теплопроизводительность гелиоустановки:

Qвднудi=FR×Hi×τα×Rφi -UL×S×Твх-То×3,6×10-3,МДж/м2

FR – коэффициент, связанный с эффективностью переноса тепла от пластины коллектора к жидкости, отводящей тепло, FR =0,89; (τα) – приведенная поглощающая способность, учитывающая результирующее влияние оптических свойств материалов коллектора, (τα)=0,7; UL – коэффициент тепловых потерь, учитывающая возможные суммарные потери с единицы площади коллектора, UL=6 Вт/(м2*0К); S – действительная продолжительность солнечного сияния; То – температура окружающего воздуха( для апреля и октября принимаем 2830К (100С), для мая и сентября – 2880К (150С), для июня – августа – 2930К (200С)); Твх – температура на входе в коллектор:

Твх=Т0+Тб2

Тб – температура воды в баке – аккумуляторе к концу дня, Тб=3580К.

месяц

To

Тб

Твх

май, сентябрь

288

358

323

июнь,июль,август

293

358

325,5

апрель,октябрь

283

358

320,5


Тогда дневная выработка тепловой энергии гелиоустановкой с углом ее наклона φ=100:

Q4уд=0,89×15,81×0,7-6×7,4×320,5-283×3,6×10-3==4,52МДж/м2

Q5уд=0,89×17,62×0,7-6×8,6×323-288×3,6×10-3==5,19МДж/м2

Q6уд=0,89×19,93×0,7-6×9,6×325,5-293×3,6×10-3==6,42МДж/м2

Q7уд=0,89×19,29×0,7-6×9,4×325,5-293×3,6×10-3==6,14МДж/м2

Q8уд=0,89×15,32×0,7-6×7,9×325,5-293×3,6×10-3==4,61МДж/м2

Q9уд=0,89×10,51×0,7-6×5,6×323-288×3,6×10-3==2,78МДж/м2

Q10уд=0,89×6,84×0,7-6×3,4×320,5-283×3,6×10-3==1,81МДж/м2

Аналогичный расчет выполняем для углов наклона гелиоустановки 15, 20, 25 и 30 градусов, результаты сводим в таблицу 2.1.

Таблица 2.1

Дневная удельная теплопроизводительность гелиоустановки, МД/м2

Угол наклона,0

апрель

май

июнь

июль

август

сентябрь

октябрь

за сезон

10

4,52

5,19

6,42

6,14

4,61

2,78

1,81

532,01

15

4,79

5,19

6,42

6,14

4,79

3,02

2,16

546,19

20

4,98

5,19

6,29

6,03

4,88

3,25

2,48

553,06

25

5,16

5,19

6,17

6,03

4,98

3,49

2,76

561,76

30

5,34

5,08

5,92

5,79

4,98

3,61

3,04

557,67


Для выбора оптимального угла наклона рассчитываем месячную удельную теплопроизводительность.

^ 3. Месячная удельная теплопроизводительность гелиоустановки:


Qвмесудi=FR×Hi×τα×Rφi –UL×S×Твх-То×3,6×10-3×N×pS,МДж/м2

N – число дней данного месяца; (p)S – обеспеченность (вероятность) солнечного сияния в данный месяц.

Данные расчетов заносим в таблицу 3.1.

Таблица 3.1.

Месячная удельная теплопроизводительность гелиоустановки, МД/м2

Угол наклона,0

апрель

май

июнь

июль

август

сентябрь

октябрь

за сезон

10

44,80

101,37

115,52

110,49

85,72

58,37

15,75

532,01



15

47,54

101,37

115,52

110,49

89,14

63,33

18,81

546,19

20

49,36

101,37

113,28

108,35

90,84

68,28

21,57

553,06

25

51,19

101,37

111,05

108,35

92,55

73,24

24,02

561,76

30

53,02

99,27

106,58

104,07

92,55

75,71

26,47

557,67
Для выбора оптимального угла наклона гелиоустановки сравниваем ее теплопроизводительность за сезон при различных углах наклона и определяем максимальное значение. Анализ полученных данных показывает, что для рассматриваемой задачи оптимальным углом наклона следует считать 250. При этом удельная суммарная теплопроизводительность гелиоустановки за сезон составляет 561,76 МДж/м2.

^ 4.Потребное количество энергии для нагрева воды за месяц:

Qпмес=Qпдн×N,МДж

Qпмес - потребное количество энергии для нагрева воды за месяц;

Qпдн - потребное количество энергии для нагрева воды в день;

N - число дней в месяце.

Q4пмес=100×16=1600 МДж.

Остальные расчеты производим аналогично, результаты заносим в табл.4.1.

Таблица 4.1.

Потребное количество энергии для нагрева воды за месяц, МДж

месяц

апрель

май

июнь

июль

август

сентябрь

октябрь

за сезон

N

16

31

30

31

31

30

15

184

Qп мес

1600,00

3100,00

3000,00

3100,00

3100,00

3000,00

1500,00

18400,00



Общее потребное количество энергии за сезон составляет 18400 МДж.

^ 5.Необходимая площадь гелиоустановки в каждом месяце:

А=QпднQуддн, м2



А – площадь гелиоустановки, м2; Qпдн - потребное количество энергии для нагрева воды в день, МДж; Qуддн - дневная удельная теплопроизводительность гелиоустановки, МДж/м2.

А4=100÷5,16=19,38 м2.

Остальные расчеты производим аналогично, результаты заносим в табл. 5.1.

Таблица 5.1.

Необходимая площадь гелиоустановки в каждом месяце,м2

месяц

апрель

май

июнь

июль

август

сентябрь

октябрь

площадь,м2

19,38

19,27

16,21

16,59

20,10

28,67

36,21


По потребной площади гелиоустановки определяем количество солнечных коллекторов, принимая, что один коллектор Братского завода отопительного оборудования имеет площадь 0,8 м2. Принимаем четное количество коллекторов для соединения их по параллельно – последовательной схеме. Результаты расчетов сводим в табл. 5.2.

Таблица 5.2.

Необходимое количество коллекторов в каждом месяце

Показатели

Месяц

За

сезон

апрель

май

июнь

июль

август

сентябрь

октябрь




Потребное количество энергии за месяц Qп, МДж

1600,00

3100,00

3000,00

3100,00

3100,00

3000,00

1500,00

18400,00

Дневная потребность в энергии Qпдн, МДж

100

100

100

100

100

100

100

-

Дневная удельная теплопроизводительность гелиоустановки, МДж/м2

5,16

5,19

6,17

6,03

4,98

3,49

2,76

561,76

Потребная площадь гелиоустановки, м2

19,38

19,27

16,21

16,59

20,10

28,67

36,21

-

Выбранное количество коллекторов, шт.

24

24

20

22

26

36

46

-

Площадь коллекторов, м2

19,2

19,2

16

17,6

20,8

28,8

36,8

-








Анализ результатов показывает, что для каждого месяца требуется своя площадь гелиоустановки. При площади 16 м2 можно обеспечить потребность в тепловой энергии только в июне, и за сезон замещение органического топлива за счет гелиоустановки будет минимальным. Если выбрать приведенную площадь 36,8 м2, в отдельные месяцы будут вырабатываться излишки энергии и эффективность гелиоустановки будет снижена.
^ 6.Оценка энергетических показателей системы горячего водоснабжения.

Для выбора оптимальной площади производим оценку энергетических показателей каждого варианта, т.е. рассматриваем энергетические показатели для каждой площади, рекомендуемой в табл.5.2.
6.1. Коэффициент использования потенциальной энергии.

Данный коэффициент необходим для оценки оптимального угла наклона гелиоустановки. Поскольку угол наклона принят из условия максимальной выработки тепловой энергии, то при оптимизации площади гелиоустановки использование потенциальной энергии не исследуем. Однако оценим долю потенциальной энергии, используемой гелиоустановкой при принятых 25 градусах угла наклона:

Киспn э=i=17Нуii=17Hпотi==14.78×1.14+17.27×1.02+19.93×0.98+19.1×1+14.73×1.08+9.47×1.23+5.65×1.4814.78×1.16+17.27×1.02+19.93×1+19.1×1.01+14.73×1.08+9.47×1.25+5.26×1.56 = 0.99

Угол наклона в 25 градусов действительно обеспечивает наилучшее использование потенциальной энергии, и потери потенциальной солнечной энергии вследствие постоянства угла наклона гелиоустановки составляют 1%. Изменение угла наклона приведет к снижению коэффициента использования потенциальной энергии.

^ 6.2. Коэффициент использования энергии, вырабатываемой гелиоустановкой:

Киспгу=QполQв

Qпол - полезная используемая энергия в месяц, которую принимаем из условий:

Qпол=Qв,еслиQп≥QвQп,еслиQп≤Qв

Коэффициент Киспгу=1 при Qп=100Мдж≥Qв, так как вся вырабатываемая энергия используется потребителем.



Данный коэффициент рассчитываем для каждого месяца при различной площади гелиоустановки, расчеты заноси в табл.6.1.

Таблица 6.1.

Коэффициент использования энергии, вырабатываемой гелиоустановкой

Площадь,м2

апрель

май

июнь

июль

август

сентябрь

октябрь

за сезон

16

82,56

83,05

98,71

96,41

79,61

55,80

44,18

 -

17,6

90,82

91,35

108,58

106,06

87,57

61,38

48,60

 -

19,2

99,07

99,66

118,45

115,70

95,54

66,96

53,02



20,8

107,33

107,96

128,32

125,34

103,50

72,54

57,44

 -

28,8

148,61

149,48

177,68

173,55

143,30

100,44

79,53

 -

36,8

189,89

191,01

227,03

221,75

183,11

128,34

101,62

 -




 

 

 

 Kисп

 

16

1,00

1,00

1,00

1,00

1,00

1,00

1,00

1,00

17,6

1,00

1,00

0,92

0,94

1,00

1,00

1,00

0,98

19,2

1,00

1,00

0,84

0,86

1,00

1,00

1,00

0,96

20,8

0,93

0,93

0,78

0,80

0,97

1,00

1,00

0,91

28,8

0,67

0,67

0,56

0,58

0,70

1,00

1,00

0,74

36,8

0,53

0,52

0,44

0,45

0,55

0,78

0,98

0,61


Исходя из произведенного расчета, можно сделать вывод: коэффициент использования энергии, вырабатываемой гелиоустановкой, снижается по мере увеличения ее площади.

^ 6.3. Коэффициент обеспеченности потребителя солнечной энергией:

Кобгу=QполQп=QвQп×Киспгу

Расчет также производим для каждого месяца при различной площади гелиоустановки. Для площади А=19,2м2. В апреле при Qпол=99,07МДж и Qп=100МДж коэффициент обеспеченности:

  1   2



Скачать файл (213.8 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации