Паламарчук Оксана Юріївна. Підвищення ефективності використання сонячної енергії за допомогою колекторів з концентраторами

brief description

Паламарчук Оксана Юріївна. Підвищення ефективності використання сонячної енергії за допомогою колекторів з концентраторами : Дис... канд. наук: 05.23.03 - 2008.

Паламарчук О. Ю. Підвищення ефективності використання сонячної енергії за допомогою колекторів з концентраторами. Рукопис.
Дисертація на здобуття вченого ступеня кандидата технічних наук за фахом 05.23.03 вентиляція, освітлення і теплогазопостачання. - Харківський державний технічний університет будівництва та архітектури, Харків, 2007.
Дисертаційна робота присвячена актуальній проблемі підвищення ефективності використання сонячної енергії за рахунок вакуумованих колекторів з концентраторами. У даній роботі розроблена і досліджена нова конструкція циліндричного вакуумованого сонячного колектора з концентраторами енергії.
Теоретичні залежності, отримані в дисертаційній роботі, дозволяють за відомими геометричними розмірами сонячного колектора розрахувати температуру теплоносія на виході з колектора.
Проведені експериментальні дослідження температури теплоносія на виході з сонячного колектора з концентраторами, встановлені експериментальні залежності температури теплоносія від часу доби, діаметра концентраторів, швидкості потоку рідини та кроку розміщення концентраторів по твірній та по діаметру колектора. Встановлено потрібне співвідношення загальної площі концентраторів та площі зовнішньої труби колектора для досягнення максимальної ефективності роботи.
Експериментальним шляхом встановлена ефективність роботи колектора, яка становить понад 78-80 %. Доведено, що теоретичні залежності адекватні та можуть використовуватись при розрахунках параметрів теплоносія.

1. Досліджена теоретично та експериментально нова запропонована конструкція сонячного колектора з концентраторами енергії та встановлено, що підвищення ефективності досягається за рахунок збільшення коефіцієнта тепловіддачі та температури стінки каналу колектора.
2. Досягнуте підвищення ефективності використання сонячної енергії за рахунок використання сонячного колектора з концентраторами енергії, що складає 10 20 %вище ефективності пласких колекторів і на 5 10 % вище ефективності циліндричних вакуумованих колекторів без концентраторів.
3. На основі виконаних досліджень отримані аналітичні залежності розподілення поля температур по внутрішній поверхні циліндричного каналу, що дозволило вдосконалити математичну модель процеса теплообміну в вакуумованому колекторі з точечними концентраторами сонячної енергії.
4. Результати досліджень сонячного колектора дозволили розробити програму чисельного розрахунку на ЕВМ температурного поля внутрішної поверхні каналу колектора, що дозволяє оцінити вплив відносної площі концентраторів, геометричних параметрів колектора, а також режима течії рідини на температуру внутрішній поверхні канала, на коефіцієнт тепловіддачі від стінки до теплоносія, а також розрахувати температуру теплоносія.
5. У результаті проведених експериментальних досліджень нової конструкції колектора отримані значення температури на внутрішній поверхні стінки канала колектора, а також значення температури теплоносія на виході з колектора. Отримане рівняння регресії дозволяє визначити температуру теплоносія та розрахувати ефективність роботи колектора в залежності від зміни визначальних факторів. Визначено необхідне для досягнення максимальної ефективності роботи колектора співвідношення площі концентраторів та площі зовнішньої труби колектора, яке дорівнює 0,37.
6. Ефективність роботи колектора з концентраторами, яка отримана в результаті експеримента, становить 78 - 80 %, що дозволяє використовувати ці колектори для одержання високотемпературного теплоносія.
7. Вдосконалена методика розрахунку нової конструкції сонячного колектора дозволяє обгрунтовано здійснювати підбір таких колекторів при проектуванні нових та реконструйованих систем гарячого водопостачання, опалення та вентиляції