Типовой расчёт (НВИЭ_ГРИХА)

Посмотреть архив целиком


Московский Энергетический Институт

(Технический Университет)









кафедра Теоретических Основ Теплотехники






Типовой расчёт

по курсу

«Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии»







Группа:

Студент:

Преподаватель: Казанджан Б.И.




















Москва 2003

Задание

Рассчитать годовую долю тепловой нагрузки, которая может быть покрыта за счёт солнечной энергии.


Исходные данные


Количество проживающих в доме людей Nчел = 10

Широта = 48°34’

Наклон коллектора s = + 15° = 63°34’

Азимутальный угол коллектора ψ = 0

Характеристики коллектора: FR ()n = 0,63

FR UC = 4,5 Вт/(м2 К)

Расход антифриза через промежуточный теплообменник

m = 0,03 кг/(с∙м2)

Расход воды через промежуточный теплообменник

m = 0,04 кг/(с∙м2)

Теплоёмкость антифриза ср = 3350 Дж/(кг∙К)

Теплоёмкость воды ср = 4190 Дж/(кг∙К)

Вместимость бака аккумулятора М = 130 л/(с∙м2)

Эффективность теплообменника нагрузки L = 0,74

Расход воды через теплообменник нагрузки m = 1,8 л/с

Расход воздуха через теплообменник нагрузки m = 850 л/с

Теплоёмкость воздуха ср = 1012 Дж/(кг∙К)

Температура горячей воды Тгор = 60°С

Температура холодной воды Тхол = 6°С

Произведение наружной поверхности дома на коэффициент потерь (UA)L = 900 Вт/м2

Коэффициент отражения от поверхности:

летом ρg = 0,2

зимой ρg = 0,7

весной ρg = 0,5

осенью ρg = 0,5


Климатические условия местности и средние числа месяца:


 

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

H, МДж/м²с

4.04

7.52

11.87

16.38

19.5

21.03

21.8

18.37

12.72

7.99

3.92

3.08

Kt

0.4

0.48

0.5

0.507

0.5

0.502

0.538

0.23

0.467

0.43

0.33

0.36

D

1087

902

764

447

257

93

37

62

202

371

668

969

T0

-16.7

-13.9

-6.3

3.4

10.1

15.8

18.8

17.3

11.7

6.4

-3.9

-12.9

Площадь коллектора Ас: а) 30 м2

б) 80 м2

в) 160 м2






Решение

Месячная доля тепловой нагрузки, которая может быть покрыта за счёт солнечной энергии:


Коэффициенты, составляющие последнюю формулу:

,

где


Величины, входящие в комплексы:

АC — площадь коллектора;

FR —коэффициент отвода тепла;

UC —коэффициент потерь;

Ht —средний месячный приход суммарной солнечной радиации, падающей на наклонную поверхность;

T0 —температура окружающей среды;

T100 —температура, равная 100 °С;

вх — температура жидкости на входе);

t —число секунд в месяце;

Nмес —число дней в месяце;

L —месячная полная тепловая нагрузка;

L —эффективность теплообменника нагрузки;

(AU)L — площадь стен дома, умноженная на коэффициент потерь;

(mcp)min — меньшая из двух величин: mcp по воде и mcp по воздуху;

M —вместимость бака аккумулятора.



1. Определение среднего месячного прихода суммарной солнечной радиации на наклонную площадку



Среднемесячный коэффициент наклона суммарной солнечной радиации:

где


Коэффициент облачности атмосферы:

где Н — приходящая среднемесячная суммарная солнечная радиация;

Н0 — среднемесячная суммарная солнечная радиация за пределами атмосферы;


Коэффициент наклона среднемесячной прямой солнечной радиации:

где


Углы, входящие в формулы:

Ф —широта;

hs — часовой угол;

s —угол наклона площадки;

δ —склонение Солнца:

где n — порядковый номер дня в году.


Для января:





RB = 1,471

МДж/м2



2. Определение полной месячной тепловой нагрузки


L = Qотопление + Qгорячее водоснабжение


Qот = (AU)L ∙ D

Qгв = Nмес Nчел Vгв ρ сргв - Тхв)


Величины, входящие в формулы:

D —месячное число градуса дней;

Nчел — количество людей, живущих в доме;

Vгв — объём потребления воды одним человеком;

Тгв — температура горячей воды;

Тхв — температура холодной воды.


Для января:


L = (AU)LD + Nмес Nчел Vгв ρ сргв - Тхв) = 8,81 ∙ 1010 Вт



3. Определение отношения .



где (mcp)c — в контуре коллектора;

(mcp)min — меньшая из двух величин: mcp по воде и mcp по антифризу.


Значит,


4. Определение отношения .



Величины , и определяются по графикам в зависимости от соответствующих углов

=32

= 59,68 –0,1388 s + 0,001497 s2 = 56,9°

= 90 – 0,5788 s +0,002693 s2 = 64,14°.


Теперь,







5. Определение комплексов z, у и х.



Для января:


Если Ас = 30 м2