Projekt-Fototermia-BezStrTyt.pdf

Wydział Mechaniczno-Energetyczny

Imię i nazwisko:

nr indeksu:

kierunek studiów:

specjalność:

kurs:

PROJEKT

1. Dane do projektu oraz założenia wstępne

P grzewcza = 17 kW

T WY kolektora = 42 °C

zakładany czynnik: wodny roztwór glikolu propylenowego (51% masowo, T krzepnięcia =-35 °C)

ρ = 1,04 kg/dm 3 (w temperaturze 20 °C)

c p = 3,55 kJ/kg*K

lokalizacja: Wrocław

Przyjęto, że ciepło generowane przez kolektory jest wykorzystywane do ogrzewania jaj w

wylęgarni. Temperatura na wejściu do kolektora wynosi 36,5 °C. Temperatura wymagana w

aparatach lęgowych dla drobiu mieści się w przedziale pomiędzy 37,7 a 38,3 [1]. Zakładana

temperatura jest niższa, ze względu na straty cieplne na powrocie czynnika.

Gęstość promieniowania na powierzchnię horyzontalną

Gęstość promieniowania na powierzchnię płaską oszacowano przy użyciu kalkulatora online –

SOLARSYM [2]. Parametry wejściowe dla których program dokonywał obliczeń są przedstawione na

rysunku 1.

Rysunek 1. Parametry wejściowe – ustawienia wybrane w kalkulatorze promieniowania słonecznego SOLARSYM [2] dla

powierzchni ustawionej na płaszczyźnie horyzontalnej

Za pomocą kalkulatora SOLARSYM został znaleziony dzień, w którym suma promieniowania

dochodzącego do ziemi była najmniejsza. Wynikiem był 273 dzień roku (30 września). Następnie dla

znalezionego dnia wybrano godzinę, w której wartość chwilowa promieniowania była najwyższa. Była

to godzina 12 00 zaś suma promieniowania docierającego do powierzchni wyniosła 544 W/m 2 (Rys.2).

Rysunek 2. Wyniki otrzymane za pomocą kalkulatora SOLARSYM [2] dla powierzchni ustawionej na płaszczyźnie

horyzontalnej

Poszukiwanie minimalnej odchyłki i optymalnego kąta nachylenia kolektora oraz

strumienia promieniowania padającego na powierzchnię kolektora

Dla znalezienia wspomnianych w niniejszym punkcie parametrów należy posłużyć się

następującymi formułami:

360∙

=23,45∙

(3.1)

gdzie:

n - numer dnia w roku (na podstawie pkt.2 przyjmuje się 273 dzień w roku, tj. 30 września)

δ - deklinacja

=15∙(−12.00)

(3.2)

gdzie:

ω - kąt godzinowy

τ - godzina (na podstawie pkt.2 przyjmuje się godzinę 12 00 )

∙

−

∙

(3.3)

gdzie:

Θ β - kąt padania promieniowania słonecznego

φ - szerokość geograficzna

β - kąt odchylenia kolektora od poziomu

γ - orientacja kolektora względem osi północ-południe (0° gdy wektor normalny powierzchni

kolektora skierowany jest na południe, -1° za każdy stopień odchylenia osi w kierunku wschodnim)

Obliczenia zostały przeprowadzone iteracyjnie, gdzie przy kolejnej iteracji zmianie o 1° ulegał kąt

β. Wartość kąta β zmieniała się w przedziale od 0° do 90°. Najmniejsza wartość kąta Θ β została

osiągnięta dla kąta β równego 55° i wyniosła 0,18°.

Następnie po podstawieniu uzyskanej wartości kąta nachylenia β do kalkulatora Solarsym,

została ponownie oszacowana moc promieniowania słonecznego padającego na powierzchnię

kolektora (Rys.3).

Rysunek 3. Parametry zadane do kalkulatora Solarsym [2] - kolektor ustawiony pod kątem do płaszczyzny poziomej

Wartość strumienia promieniowania słonecznego padającego na powierzchnię kolektora,

obliczona za pomocą kalkulatora Solarsym wynosi ostatecznie 650,3 W/m 2 (Rys.4).

Rysunek 4. Wyniki otrzymane za pomocą kalkulatora Solarsym [2] dla powierzchni ustawionej pod kątem płaszczyzny

horyzontalnej

4. Obliczenie strat cieplnych kolektora

Aby obliczyć straty cieplne kolektora należy znaleźć zastępczy współczynnik strat cieplnych

kolektora U L . Jest on sumą współczynników U b , U c oraz U d , które oznaczają odpowiednio:

U d - zastępczy współczynnik strat cieplnych dla absorbera i izolacji na dolnej stronie kolektora

U b - zastępczy współczynnik strat cieplnych dla bocznych powierzchni kolektora

U c - zastępczy współczynnik strat cieplnych dla szyby kolektora

Aby obliczyć U d należy posłużyć się wzorem:

(4.1)

gdzie:

h p - współczynnik przejmowania ciepła pomiędzy absorberem a powietrzem znajdującym się w

pustej przestrzeni pod płytą absorbera

h z - współczynnik przejmowania ciepła pomiędzy obudową kolektora a otoczeniem

δ A - grubość płyty absorbera

δ i - grubość izolacji

λ A - przewodność cieplna absorbera

λ i - przewodność cieplna izolacji

Aby obliczyć współczynniki przejmowania ciepła wykorzystano równanie Wattmuffa [3]:

ℎ=2,8+3∙ ś

(4.2)

gdzie:

h - współczynnik przejmowania ciepła pomiędzy elementem a otoczeniem

v śr - średnia prędkość wiatru występująca w danym miejscu

Rozpatrywana formuła jest prawdziwa dla lokalizacji, w których średnia prędkość wiatru nie

przekracza 5 m/s. Dla przyjętej lokalizacji średnia prędkość wiatru mieści się w przedziale pomiędzy 4

a 5 m/s [4], co pozwala wykorzystać wzór 4.2.

Aby obliczyć U c należy posłużyć się wzorem:

(4.3)

∙

gdzie:

h a - współczynnik przejmowania ciepła pomiędzy absorberem a powietrzem znajdującym się

pomiędzy szybą i płytą absorbera

d c - grubość szyby

λ c - przewodność cieplna szyby

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: