Тепловая математическая модель солнечного коллектора

По уточненному варианту тепловой математической модели
СИСТЕМЫ СОЛНЕЧНОГО НАГРЕВА ВОДЫ ВИКТОРА ДОН
привожу результаты теплового расчета за 8 часов 7 января 2015 года.
Использовал такие данные по конструкции.
Суммарная площадь СК - 18.2 м2.
Масса металла и теплоносителя в СК.
Емкость ТА - 1600 литров.
Производительность насоса - 8 л/минуту.
................................................................................
Температурные режимы и инсоляция взяты из графиков за 7 января.
-------------------------------------------------------------------------------------
Результаты теплового расчета приведены в таблице Рис 1 и на графиках.
................................................................................................................................
Пояснения к таблице и графикам.
Тк - строка в таблице и красная кривая на графике это температура датчика
на выходе трубопровода из СК. В точке 40 минут показания температуры
заменены на расчетные так как датчик температуры на
выходе из СК измеряет фактически т-ру теплоносителя с запаздыванием.
Тк расч. - строка в таблице и синяя кривая на графике это расчетная температура
абсорбера и она с высокой точностью отслеживает температуру абсорбера во время эксперимента.
Значительное расхождение в точке 480 минут, очень быстро снижается
инсоляция, а шаг между замерами довольно большой 4о минут это и повлияло
на точность расчета на этом отрезке времени.
Если взять остальные 10 точек то суммарное расхождение по экспериментальным
и расчетным значениям составляет десятые доли градуса.
Т3 - верх ТА и фиолетовая кривая на графике это верх ТА экспериментальные данные.
На 160 минуте резко снизился темп разогрева ТА а с 200 минуты опять возрос.
Снижения инсоляции на этом отрезке времени не было. Объяснить это снижение
темпа разогрева ТА можно сбоем датчика или отбором части нагретой воды.
Это повлияло на точность расчета температуры ТА.
Т3 расч. - верх ТА и зеленая кривая на графике это расчетная т-ра верха ТА.
....................................................................................................................................
Таким образом с этой мат. моделью можно просчитывать другие варианты
эксплуатационных режимов, а также анализировать изменения в конструкции.
Сравнительный анализ изменений в конструкции позволит с высокой
точностью определять их эффективность.
Далее в программу необходимо ввести данные и тепловые расчеты
всей теплопередающей цепочки от СК до ТА.
Дальше необходимо максимально согласовать технические характеристики
конкретной ССНВ и можно провести массу интересных численных экспериментов.

 

Дальнейший план работ обрисовался следующим.
Рассмотрим несколько "чистых" экспериментов для определения
точности работы программы и область применения.
Поэтапно будем и совершенствовать программу.
Необходимо добавить блок переноса тепловой энергии от СК до ТА.
.......................................................................................................................
Теперь коснусь немного блока исходных данных.
Их можно для удобства пользования, понимания тепловых процессов
и режимов работы разделить на 4-е группы.
ПЕРВАЯ ГРУППА.
Исходные данные по конструкции СК, трубопроводов, бойлеров.
Площади облучения, КПД, массы металла, теплоносителя и воды. тепловые
потери по элементам конструкции и т.д.
ВТОРАЯ ГРУППА.
Эксплуатационные характеристики.
Углы установки, постоянные или с системой слежения за солнцем.
До какой т-ры греется вода или воздух, режимы отбора горячей воды.
Постепенный или залповый. Какой режим хранения воды в бойлере и т.д.
ТРЕТЬЯ ГРУППА.
Внешние условия.
Температура окружающего воздуха, прозрачность атмосферы, облачность,
обдув СК ветром и т.д.
ЧЕТВЕРТАЯ ГРУППА.
Программные.
Для расчета различных вариантов работы элементов и всей системы солнечного
нагрева в целом.
...................................................
Здесь желательно чтобы свои пожелания высказывали уже и участники форума.

 

................................................................................................
Грамотно спроектировать каскадную систему для Вас можно. универсальных мат. моделей еще нет.
Далеко продвинулся с мат. моделью ВИКТОРА ДОН.
В ближайшие дни будут материалы по калибровочному эксперименту 24 марта. Очень хорошо
состыковались СК, система передачи тепла от СК к ТА и сам ТА.
.......................................................................................................................
Теперь по каскадной системе.
Первый этап.
Четко сформулируйте постановку задачи и конечную цель.
Распишите по каскадам.
Сколько и с какой температурой температурой проектируется получать воды.
А дальше будем проектировать систему по каждому каскаду отдельно
начиная с первого с самой низкой температурой.
............................................................................................
Но здесь сразу отмечу.
Каскадная система очень хорошая и дешевая для плюсовых температур.
Для отрицательных температур по моему мнению лучше всего подходит
вариант изготовленный и эксплуатируемый ВИКТОРОМ ДОН.

 

alexey-ks.
Схему 2 анализировать не будем. Там последовательно смонтированы все 6 СК.
3 - 6 СК будут сильно перегреваться и их кпд будет очень низким.
Первая схема работоспособна.
Но соотношение суммарной площади СК и бойлера далеки от оптимального.
На 1 м2 СК должно быть 50 - 100 литров бойлера.
У Вас же на суммарную площадь СК примерно 12 м2 предполагается всего 150 литров.
На 12 м2 должно быть минимум 6оо литров.
У ВИКТОРА ДОНА на 18 м2 СК бойлер 1600 литров и это близко к оптимальному значению.
И последнее замечание, без промежуточных между каскадами бойлеров лучше остановиться
на 2-х каскадной схеме.

 

--- добавлено: 16 апр 2015 в 00:32 ---
Привожу расчетные характеристики ССНВ ВИКТОРА ДОН,
полученные с помощью уже откалиброванной мат модели
по калибровочному эксперименту.
Мат. модель включает в себя систему солнечных коллекторов,
трубопроводы и теплоаккумулятор.
Расчетная схема приведена на первом рисунке.
Дальше подробно объясню все расчеты приведенные в таблице и
на графиках. Чтобы этот раздел был цельным, попрошу
ФОРУМЧАН пока не комментировать и не задавать вопросов.
Обсуждать будем, когда изложу весь материал с пояснениями.