У вступі та першомурозділі роботи відображенаактуальність проблеми, виконаний аналітичний огляд, що характеризує стан досліджень в світі в даній області і, як перспективний напрям, виділені сонячні системи осушувально-випарного типу з прямою (безпосередньою) регенерацією абсорбенту, сформульовані цілі і завдання дослідження в теоретичній, експериментальній і прикладній частинах; виявлені і сформульовані наукова новизна і основні результати роботи і визначена її практична цінність.
Другий розділ присвячений розробці схемних рішень багатофункціональних сонячних систем осушувально-випарного типу з прямою (безпосередньою) регенерацією абсорбенту і тепломасообмінної апаратури (ТМА) для них, а також вибору робочого тіла для осушувального контуру системи. У розділі приведені варіанти розроблених багатофункціональних сонячних систем (у додатку до завдань осушування повітря, кондиціонування повітря ССКП і охолоджування середовища СХС) на основі відкритого циклу абсорбції і прямої (безпосередньої) сонячної регенерації абсорбенту. Схеми включають два основні блоки (рис 1) : попереднього осушування повітря, що включає абсорбер-осушувач 4, який забезпечує безперервність циклу осушування повітря і регенерації абсорбенту в сонячному колекторі-регенераторі 2 і блок випарного охолоджування у випарному охолоджувачі прямого ПВО або непрямого типу (5) НВО, або градирні. Тепло, необхідне для регенерації абсорбенту забезпечується сонячною системою, а охолоджування абсорбера технологічною градирнею ГРН/Т (6). У схемі охолоджування абсорбера може використовуватися винесений теплообмінник 7, або це спеціальний водоохолоджуваний абсорбер. На малюнці представлений варіант розробленої схеми, що включає в охолоджувальному блоці НВО (5). В цьому випадку з'являється додаткова можливість використання потенціалу допоміжного повітряного потоку, який покидає НВО (холодного і зволоженого потоку) для охолоджування осушеного повітряного потоку на лінії абсорбер АБР – НИО в теплообміннику (7). Особливий інтерес представляє схема СХС, де як випарний охолоджувач використовується продуктова градирня. Повітря, що осушене в абсорбері і має низьку температуру точки роси, поступає в градирню ГРН/П, де забезпечується глибоке охолоджування води, яка може використовуватися у вентильованих теплообмінниках-охолоджувачах , що встановлюються в приміщеннях (8), що кондиціонують, або холодильних камерах. Повітряний потік, що покидає ГРН/П, може використовуватися для охолоджування повітря після абсорбера. У схемі використовуються всі три типи сонячних колекторів, СК/р, СК/г і СК/г-р. Рідинний СК/р використовується для підігрівання слабкого розчину абсорбенту після абсорбера, що направляється в сонячний колектор регенератор СК/г-р і для потреб гарячого водопостачання. Газовий СК/г використовується для підігрівання повітря, що поступає в об'єкт в ранішні години і для вентилювання приміщення. Газо-рідинний СК/г-р використовується для підтримки безперервності циклу.
Були продовжені раніше виконані в ОДАХ дослідження полімерних рідинних СК/р (рис 2), включаючи: варіанти СК/р без повітряного зазору; варіанти СК/р, з|із| одиничним, подвійним і потрійним|потроєним| прозорим покриттям у складі єдиного багатоканального моноблока із|із| полімерних матеріалів; варіант СК/р з|із| двозахідним абсорбером (теплоприймачем|) і прозорого покриття ПП в єдиному триярусному моноблоці. Розміри багатоканальних плит, теплоприймача| і ПП, висоти каналів в ПП були прийняті нами за результатами|за наслідками| грунтовного дослідження В.|ст.| Костенюка. Експериментальний стенд був оснащений приладами для фіксації рівня сонячної активності, вітронавантаження|, температури і відносної вологості|вогкості| зовнішнього повітря, і комплектом термопар, що забезпечує виміри температур у баку-теплоакумуляторі|, а також на вході і виході із|із| СК. Випробування проводилися при природній циркуляції теплоносія. Результати приведені на рис. 2В| і Г у вигляді залежності ефективності процесу трансформації сонячної енергії від приведеної температури. Основні висновки|виведення|: 1. Використання багатоканальної полімерної плити як теплоприймача СК/р дозволили знизити|знизити| вагу і вартість колектора при незначній втраті продуктивності СК/р, при цьому були уточнені оптимальні розміри каналу теплоприймача|. 2. Показано, що використання багатоканальних полімерних плит як прозорого покриття СК дозволяє усунути повітряний зазор, роль якого в пригніченні теплових втрат, обумовлених механізмами конвекції і радіації, бере на себе багатоканальна структура ПП, канали якого заповнені повітрям. 3. Певну роль, при використанні багатоканальних полімерних плит як прозорого покриття СК, грає розташування перегородок між окремими каналами ПП; орієнтація каналів ПП і теплоприймача| СК прийнята взаємно перпендикулярною |перпендикуляр| для забезпечення більшої жорсткості конструкції СК в цілому|загалом|. 4. Певний інтерес викликає|спричиняє| конструкція СК/різ|із| двозахідним теплоприймачем| (абсорбером); слід зазначити зростаючий гідравлічний опір каналу теплоприймача|, що для систем з|із| природною циркуляцією теплоносія може виявитися неприйнятним.
Розроблені сонячні газо-рідинні| колектори СК/г-р (рис. 3) у звичайному|звичному| і вентильованому варіантах. Для організації руху повітря використовуються малонапірні|напірні| вентилятори тангенціального типу|типу|. СК/г-р є|з'являється| найважливішою частиною|частиною| системи регенерації (відновлення абсорбенту|вбирача|) і є тепломасообмінним| апаратом, в якому рух повітряного потоку забезпечується сонячним розігріванням. Він включає теплоприймач| (абсорбер, А), прозоре покриття (ПП) з|із| повітряним зазором між ПП і теплоприймачем| (каналом, по якому рухається|суне| повітряний потік), і теплоізоляцію дна (ИЗ|із|). Прозоре покриття для зниження теплових втрат може виконуватися багатошаровим, а також включати замкнуті канали. Теплопрймач СК/г-р має U-образну| форму, виконаний з|із| алюмінієвого листа|аркуша| з|із| чорновим покриттям поверхні і забезпечує одночасне прогрівання як самого повітряного потоку, так і абсорбенту|вбирача|, що стікає у вигляді тонкої плівки по «дну» теплоприймача| під впливом сил гравітації. Багаточарункове|пористе| розчленовування теплоприймача| (рис. 3Б|) забезпечує рівномірність прогрівання повітряного потоку і організовує його рух в каналі СК/г-р. Це важливо з причини можливості|спроможності| виникнення значної нерівномірності розподілу повітряного потоку по каналу СК/г-р. Колектор дуже чутливий до коливань інтенсивності сонячної радіації, тому інтерес викликає|спричиняє| вентильований варіант його оформлення. Тут використовується вентилятор тангенціального типу|типу|, найбільш зручний для розміщення у вхідній ділянці СК/г-р. Для газо-рідинних| колекторів принципово важливе|поважне| вивчення особливості плівкових течій по похилій поверхні, по якій стікає рідинна плівка сорбенту. Раніше в ОДАХ для вертикальної поверхні було виконано теоретичне і експериментальне вивчення плівкових течій, включаючи такі питання, як режими хвилеутворення, товщину рідинної плівки і стійкість течій. Питання про стійкість плівкової течії виникає тільки|лише| для вентильованого СК/г-р, де може мати місце значна гідродинамічна взаємодія потоків газу і рідини.
Розроблені принципи конструювання тепломасообмінної| апаратури для альтернативних систем (абсорбера-осушувача з|із| внутрішнім випарним|випарювальним| охолоджуванням|охолодженням| (АБР/нво) і випарних|випарювальних| охолоджувачів|охолодників| води і повітря, як прямого (ПВО), (ГРД), так і непрямого типів (НВО) з використанням пластинчастих|пластинчатих| керамічних мікропористих багатоканальних структур КПМ.
З використовуваних як абсорбенти речовин, з погляду їх теплофізичних властивостей, найбільш перспективними для осушувального контуру сонячних систем є водні розчини бромистого літію, при цьому доцільно використовувати добавки, що знижують корозійну активність і збільшують розчинність. Для ССКП це розчини LiBr (H2O+LiBr) і LiBr+ (H2O+LiBr+LiNO3); для досягнення необхідної рушійної сили в ССКП необхідна концентрація LiBr + повинна складати 60-65% при температурі регенерації абсорбенту 40-60 °С.
Третій розділ присвячений вивченню процесів тепломасообміну в осушувальній і охолоджувальній частинах сонячної системи, зокрема, теоретичній і експериментальній розробці перетворювачів сонячної енергії і аналізу процесів абсорбції-десорбції. Виконано математичне моделювання процесів трансформації сонячної енергії в газо-рідинному регенераторі СК/г-р з урахуванням теплових втрат при наступних допущеннях: режим роботи сонячного колектора стаціонарний; градієнтом температури теплоносіїв по периметру каналу можна нехтувати; температура кожного елементу СК/г-р змінюється тільки по напряму руху теплоносія; властивості матеріалів колектора і теплоносіїв не залежать від температури; поглинання сонячної енергії покриттями колектора не впливає на втрати колектора в цілому.
