Другие статьи

Цель нашей работы - изучение аминокислотного и минерального состава травы чертополоха поникшего
2010

Слово «этика» произошло от греческого «ethos», что в переводе означает обычай, нрав. Нравы и обычаи наших предков и составляли их нравственность, общепринятые нормы поведения.
2010

Артериальная гипертензия (АГ) является важнейшей медико-социальной проблемой. У 30% взрослого населения развитых стран мира определяется повышенный уровень артериального давления (АД) и у 12-15 % - наблюдается стойкая артериальная гипертензия
2010

Целью нашего исследования явилось определение эффективности применения препарата «Гинолакт» для лечения ВД у беременных.
2010

Целью нашего исследования явилось изучение эффективности и безопасности препарата лазолван 30мг у амбулаторных больных с ХОБЛ.
2010

Деформирующий остеоартроз (ДОА) в настоящее время является наиболее распространенным дегенеративно-дистрофическим заболеванием суставов, которым страдают не менее 20% населения земного шара.
2010

Целью работы явилась оценка анальгетической эффективности препарата Кетанов (кеторолак трометамин), у хирургических больных в послеоперационном периоде и возможности уменьшения использования наркотических анальгетиков.
2010

Для более объективного подтверждения мембранно-стабилизирующего влияния карбамезапина и ламиктала нами оценивались перекисная и механическая стойкости эритроцитов у больных эпилепсией
2010

Нами было проведено клинико-нейропсихологическое обследование 250 больных с ХИСФ (работающих в фосфорном производстве Каратау-Жамбылской биогеохимической провинции)
2010


C использованием разработанных алгоритмов и моделей был произведен анализ ситуации в системе здравоохранения биогеохимической провинции. Рассчитаны интегрированные показатели здоровья
2010

Специфические особенности Каратау-Жамбылской биогеохимической провинции связаны с производством фосфорных минеральных удобрений.
2010

Исследование солнечного водонагревателя с вакуумированным трубчатым коллектором

В статье описана конструкция солнечного водонагревателя с вакуумированным трубчатым коллектором, приведены результаты его натурных испытаний в климатических условиях г. Алматы, определены энергетические и параметры и обоснована целесообразность круглогодичного использования в южных регионах республики.

Введение

В настоящее время интенсификация животноводческой отрасли требует решения комплекса сложных задач, к числу которых относится теплообеспечение молочных ферм.

При существующих технологиях и системах машин в молочном скотоводстве на получение центнера молока затрачивается 32…35 кВт·ч электрической энергии и 8…10 кг топлива, что выше в 2,5…3,5 раза, чем в молочных хозяйствах США и других ведущих зарубежных странах В то же время в известных системах теплообеспечения не уделяется должного внимания вовлечению в энергобаланс молочных ферм энергии Солнца.

Казахстан относится к государствам с благоприятными условиями для развития солнечной энергетики. В южных областях республики годовая  длительность солнечного света составляет 2200-3000 часов в год, а средняя за год пиковая мощность доходит до 1200 Вт/м2.

Поэтому разработка и ускоренное внедрение энергосберегающей технологии теплообеспечения на базе инновационных технических средств с использованием возобновляемых источников энергии и снижение на ее основе энергоемкости животноводческой продукции является актуальной [1].

В КазНИИМЭСХ разработана гелиоэлектрическая тепловая установка, предназначенная для паро- и горячего водоснабжения и отопления молочных блоков животноводческих ферм и содержащая  солнечный водонагреватель.

Материалы и методы

На рисунке 1 показана теплотехническая схема солнечного водонагревателя, а на рисунке 2 – общие виды его основных конструктивных элементов.

Солнечный водонагреватель состоит из гелиоколлектора, состоящего из 70 вакуумированных колб с тепловой трубкой, теплоизолированного накопительного бака вместимостью 500 л, циркуляционного насоса, соединительных труб и защитно- регулирующих арматур, контрольно-измерительных приборов и щита управления с индикацией температур.

Использование вакуумированных трубчатых солнечных коллекторов обусловлено их основными преимуществами: возможность работы при значительных отрицательных температурах наружного воздуха и пасмурной погоде, поглощение солнечной радиации в течение дня, благодаря цилиндрической форме вакуумной трубки, а также низкий коэффициент тепловых потерь вакуумированных колб [2].

  Теплотехническая схема солнечного водонагревателя

Рисунок 1 - Теплотехническая схема солнечного водонагревателя 

Основные конструктивные элементы солнечного водонагревателя

Рисунок 2 - Основные конструктивные элементы солнечного водонагревателя Стандартная вакуумированная колба   имеет следующие характеристики: длина  – 1800 мм, наружные диаметры внешней и внутренней стеклянных труб – 58 мм и 48 мм соответственно; степень поглощения - > 91 %; средний коэффициент тепловых потерь -< ≤ 0,6 Вт/м2·ºС [2]. 

Солнечный водонагреватель работает следующим образом. Солнце нагревает теплоноситель в гелиоколлекторе. Когда температура на термодатчике 16 коллектора превысит температуру в термодатчике 6 накопительного бака 1 на настроенную величину (3-5 градусов), система управления включает циркуляционный насос 10. Нагретый теплоноситель от выхода коллектора по трубам проходит на вход теплообменника 3. Теплоноситель, передав тепло через теплообменник 3 технологической воде в баке 1, из выхода  теплообменника  3  циркуляционным насосом 10 на вход коллектора. После того, как температура на двух термодатчиках сравняется, насос выключается.

Если температура технологической воды  в конце светового дня ниже  заданной, то бак подключают через вентили 5 и 7 к электрическому котлу (на рисунке  не показан).

Поскольку технологическая вода в баке используется преимущественно во время вечерней дойки, то ее нагрев гелиоколлектором осуществляется практически в течение светового дня.

Гелиоколлектор установлен на открытой площадке, с углом наклона к горизонту 45º. Рабочая поверхность направлена на юг. Выбранное место в течении светового дня не затеняется окружающими предметами.

Все трубы, находящиеся вне помещений, для снижения потерь тепла покрыты теплоизоляцией. Термодатчики устанавливаются к присоединительным местам с применением термопасты.

Целью натурных испытаний солнечного водонагревателя является определение его основных теплоэнергетических характеристик в климатических  условиях г. Алматы.

Во время опытов измерялись плотность солнечной радиации, начальная температура нагреваемой воды; температура воды в верхней и нижней частях бака, температура теплоносителя на входе гелиоколлектора и на выходе из него; продолжительность нагрева воды, температура воздуха в помещении, температура наружного воздуха, скорость ветра, расход электроэнергии на работу  насоса. Измерения и испытания проводились в соответствии с методиками, приведенными в [3…5].

Важным энергетическим параметром солнечного водонагревателя является его к.п.д.. Его расчетное значение 5с.в определяют как произведение к.п.д. составных элементов установки:

Результаты и обсуждение

На рисунках 3…6 показана динамика изменения температур теплоносителя в гелиоколлекторе, технологической воды в баке и наружного воздуха в течение светового дня и суток в характерные холодные и теплые месяцы года. Результаты расчетов по определению теплоэнергетических параметров  солнечного водонагревателя приведены в таблице 1.

На рисунке 3 показана динамика суточного изменения температур теплоносителя на выходе из коллектора, воды в баке и наружного воздуха, полученная в  ходе натурных испытаний солнечного водонагревателя в холодные дни февраля.

Анализ экспериментальных данных и результатов расчетов показывает, что в течение первого дня, когда температура наружного воздуха (Тн.в) изменилась в пределах  -13 ºС…-7 ºС  при ясной погоде, гелиоколлектор   нагревает воду в баке   от 24 ºС до 44 ºС, а затем в ночное время  происходит понижение  температуры воды   до 41 ºС при понижении Тн.в ночью до – 21 ºС. В следующий световой день она нагревается до температуры  до 57 ºС при колебании  Тн.в  в   пределах -20 ºС…-10  ºС. В первый день степень нагрева составила 44-24=20 ºС, а во второй день – 57-41=16 ºС, что составляют соответственно 44%

Динамика суточного изменения температур теплоносителя на выходе из коллектора, воды в баке и наружного воздуха (дата проведения -05.02.2014 -06.02.2014)

Рисунок 4 – Динамика суточного изменения температур теплоносителя на выходе из коллектора, воды в баке и наружного воздуха

Рисунок 5 – Динамика суточного изменения температур теплоносителя на входе и выходе коллектора, воды в баке и наружного воздуха и 35% требуемого значения (60- 14=46 ºС), а при этом к.п.д.  составляет 0,56 и 0,5 соответственно.

В результате повышения температуры наружного воздуха и интенсивности солнечной радиации в марте степень нагрева воды в баке при Тн.в= 8…21 ºС составила 50-14=36 ºС и 40-19=21 ºС при ясной погоде  и  переменной  облачности соответственно (рисунок 4а и 4б). Указанные степени нагрева соответствуют 78% и 46%  требуемого значения (46 ºС). При этом к.п.д. установки повышается до 0,65.

На рисунке 5а и 5б представлены результаты испытаний, проведенных в начале июля. Анализ данных показывает, что вакуумированный гелиоколлектор с тепловыми трубками способен нагреть воду объемом 500 л от 22 ºС до 70 ºС при ясной погоде и колебании Тн.в в пределах 26…31 ºС, а при переменной облачности – до 55 ºС. Степень нагрева воды составляет   соответственно 48 ºС и 33 ºС, что соответствует 120% и   82,5 % требуемого значения (60-20=40 ºС). Благодаря значительному снижению тепловых потерь, к.п.д. установки в июле  возрастает до 0,7.

Как показывают расчеты, количество полезной солнечной энергии, затрачиваемой на нагрев технологической воды, в начале февраля составляет 11,63 кВт·ч в день, в середине марта – 20,93  кВт·ч в день, а в начале  июля - уже 27,91 кВт·ч в день. 

Таблица 1 – Результаты расчетов по определению теплоэнергетических параметров солнечного водонагревателя

 Результаты расчетов по определению теплоэнергетических параметров солнечного водонагревателя

Выводы

Результаты натурных испытаний солнечного водонагревателя, состоящего из вакуумированного трубчатого гелиоколлектора с тепловой трубкой и площадью апертуры 5,7 м2 и накопительного бака вместимостью 500 л, показали, что в климатических условиях г. Алматы при отрицательной  температуре  наружного воздуха -10…-15 0С к.п.д. установки может составить не менее 0,5, а степень нагрева технологической воды может достигать 20 0С, т.е около 40 % от заданной.  В  весенний и летний периоды к.п.д. может составить от 0,6 до 0,7, а вода в баке нагревается от начальной температуры 14…22 0С до 50… 70 0С. При этом вклад солнечной энергии в приготовлении горячей воды составляет зимой не менее 40%, а летом – не менее 80%.

Полученные результаты свидетельствуют о целесообразности круглогодичного использования вакуумированных трубчатых гелиоколлекторов для горячего водоснабжения в южных регионах республики.

 

Литература 

  1. Кешуов С.А., Алдибеков И.Т., Барков В.И. Ресурсосберегающие системы и установки для электротеплообеспечения в малом молочном животноводвсте. Алматы: ТОО «Нур-Диас», 2012.- 320 с.
  2. http://www.journal.esco.co.ua/cities/2013_8/art254.pdf
  3. Тепло и массообмен. Теплотехнический эксперимент. Под.ред. Виленского В.Д.– М.: Энергоиздат. 1982.-504с.
  4. ГОСТ Р 51596-2000. Нетрадиционная энергетика. Солнечная энергетика. Коллекторы солнечные. Методы испытаний. М.: Стандартинформ, 2001.- 30 с.
  5. ГОСТ Р 54856-2011. Теплоснабжение зданий. Методика расчета энергопотребления и эффективности системы теплогенерации с солнечными установками. М.: Стандартинформ, - 38 с.

Разделы знаний

Архитектура

Научные статьи по Архитектуре

Биология

Научные статьи по биологии 

Военное дело

Научные статьи по военному делу

Востоковедение

Научные статьи по востоковедению

География

Научные статьи по географии

Журналистика

Научные статьи по журналистике

Инженерное дело

Научные статьи по инженерному делу

Информатика

Научные статьи по информатике

История

Научные статьи по истории, историографии, источниковедению, международным отношениям и пр.

Культурология

Научные статьи по культурологии

Литература

Литература. Литературоведение. Анализ произведений русской, казахской и зарубежной литературы. В данном разделе вы можете найти анализ рассказов Мухтара Ауэзова, описание творческой деятельности Уильяма Шекспира, анализ взглядов исследователей детского фольклора.  

Математика

Научные статьи о математике

Медицина

Научные статьи о медицине Казахстана

Международные отношения

Научные статьи посвященные международным отношениям

Педагогика

Научные статьи по педагогике, воспитанию, образованию

Политика

Научные статьи посвященные политике

Политология

Научные статьи по дисциплине Политология опубликованные в Казахстанских научных журналах

Психология

В разделе "Психология" вы найдете публикации, статьи и доклады по научной и практической психологии, опубликованные в научных журналах и сборниках статей Казахстана. В своих работах авторы делают обзоры теорий различных психологических направлений и школ, описывают результаты исследований, приводят примеры методик и техник диагностики, а также дают свои рекомендации в различных вопросах психологии человека. Этот раздел подойдет для тех, кто интересуется последними исследованиями в области научной психологии. Здесь вы найдете материалы по психологии личности, психологии разивития, социальной и возрастной психологии и другим отраслям психологии.  

Религиоведение

Научные статьи по дисциплине Религиоведение опубликованные в Казахстанских научных журналах

Сельское хозяйство

Научные статьи по дисциплине Сельское хозяйство опубликованные в Казахстанских научных журналах

Социология

Научные статьи по дисциплине Социология опубликованные в Казахстанских научных журналах

Технические науки

Научные статьи по техническим наукам опубликованные в Казахстанских научных журналах

Физика

Научные статьи по дисциплине Физика опубликованные в Казахстанских научных журналах

Физическая культура

Научные статьи по дисциплине Физическая культура опубликованные в Казахстанских научных журналах

Филология

Научные статьи по дисциплине Филология опубликованные в Казахстанских научных журналах

Философия

Научные статьи по дисциплине Философия опубликованные в Казахстанских научных журналах

Химия

Научные статьи по дисциплине Химия опубликованные в Казахстанских научных журналах

Экология

Данный раздел посвящен экологии человека. Здесь вы найдете статьи и доклады об экологических проблемах в Казахстане, охране природы и защите окружающей среды, опубликованные в научных журналах и сборниках статей Казахстана. Авторы рассматривают такие вопросы экологии, как последствия испытаний на Чернобыльском и Семипалатинском полигонах, "зеленая экономика", экологическая безопасность продуктов питания, питьевая вода и природные ресурсы Казахстана. Раздел будет полезен тем, кто интересуется современным состоянием экологии Казахстана, а также последними разработками ученых в данном направлении науки.  

Экономика

Научные статьи по экономике, менеджменту, маркетингу, бухгалтерскому учету, аудиту, оценке недвижимости и пр.

Этнология

Научные статьи по Этнологии опубликованные в Казахстане

Юриспруденция

Раздел посвящен государству и праву, юридической науке, современным проблемам международного права, обзору действующих законов Республики Казахстан Здесь опубликованы статьи из научных журналов и сборников по следующим темам: международное право, государственное право, уголовное право, гражданское право, а также основные тенденции развития национальной правовой системы.