Реферат

Реферат Расчет долгосрочных характеристик системы солнечного теплоснабжения

Работа добавлена на сайт bukvasha.net: 2015-10-28

Поможем написать учебную работу

Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.

Предоплата всего

от 25%

Подписываем

договор

Выберите тип работы:

Скидка 25% при заказе до 9.11.2024





МОРДОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ИМЕНИ Н.П.ОГАРЕВА

Институт механики и энергетики

Кафедра теплоэнергетических систем

ЗАДАНИЕ НА РАСЧЕТНУЮ  РАБОТУ




Студент

1 Тема   Расчет долгосрочных характеристик системы солнечного теплоснабжения

2 Исходные данные для научного исследования (проектирования)
Расчетная температура отопительного периода tнр =  - 4,00 оС.

Географическая широта φ = 40,46 ˚СШ.

Остальные данные, необходимые для расчета, представлены таблице1 и  таблице 2.

Таблица 1 -  Данные для расчета



Город

Vзд3

tв, оС

nж, чел

тип коллектора

vак, л/м3

А,м2

А1

А2

А3

21

Баку

1380

20

7

1

95

45

90

140



Таблица – Исходные данные

месяц

суммарная солнечная радиация, МДж/м2

среднемесячная температура, оС

альбедо

январь

5,42

3,90

0,23

февраль

7,93

4,10

0,24

март

12,58

6,3

0,22

апрель

18,43

11,20

0,23

май

23,94

17,70

0,22

июнь

26,80

22,60

0,22

июль

25,42

25,70

0,22

август

23,10

25,70

0,23

сентябрь

16,77

21,80

0,23

октябрь

10,68

16,60

0,23

ноябрь

6,43

11,10

0,23

декабрь

5,00

6,80

0,23


3 Содержание расчетной  работы 

3.1  Определение тепловых нагрузок системы.
3.2 Определение параметров солнечного коллектора.
3.3 Определение прихода солнечной радиации.
3.4 Определение влияния ориентации коллектора.
3.5 Определение влияния теплообменника.
3.6 Расчет доли тепловой нагрузки, обеспечиваемой за счет солнечной энергии.
Руководитель работы                                                                                  

                                                                                                         подпись, дата, инициалы, фамилия
Задание принял к исполнению                                                                   

                                                                          дата, подпись
Введение
При существующем уровне научно- технического прогресса энергопотребление может быть покрыто лишь за счет использования органических топлив (уголь, нефть, газ), гидроэнергии и атомной энергии.

Однако, по данным  многочисленных исследований, органическое топливо может удовлетворить потребности мировой энергетики  к 2020 году лишь  частично. Остальная часть энергопотребления может быть удовлетворена    за счет  использования  нетрадиционных возобновляемых источников энергии.

Отличительной чертой энергии возобновляемых источников является то, что она не является следствием целенаправленной деятельности человека.

Системы солнечного теплоснабжения  в качестве источника тепловой энергии используют солнечную радиацию.

 Эти системы  характеризуются наличием специального элемента – гелиоприемнмка, предназначенные для улавливания солнечной радиации и преобразования её в тепловую энергию.

В данной расчетной работе представлен расчет долгосрочных характеристик системы солнечного теплоснабжения, позволяющий  прогнозировать долю нагрузки теплоснабжения здания, покрываемой за счет солнечной энергии.
Содержание
Введение      ………………………………………………………………….….4

1  Определение тепловых нагрузок системы………………………………..6
2 Определение параметров солнечного коллектора………………………..9
3 Определение прихода солнечной радиации……………………………..10
4 Определение влияния ориентации коллектора………………………….13
5 Определение влияния теплообменника………………………………….15
6 Расчет доли тепловой нагрузки, обеспечиваемой за счет солнечной   энергии ………………………………………………………………………16
Заключение   …………………………………………………………………19

Список использованных источников   ……………………………………..20



1 Определение тепловых нагрузок системы




Месячная тепловая нагрузка системы отопления, Вт, определяется по формуле

                                                              (1.1)

где - удельная отопительная характеристика  здания, Вт/м2 (табл.2.1.1 [1]);

 - поправочный коэффициент (табл.2.1.2 [1]);

 - температура внутри здания, оС;

 - среднемесячная температура наружного воздуха, оС;

,                                                      (1.2)

.

Поправочный коэффициент  :

,                                                      (1.3)

.

Месячная тепловая нагрузка системы отопления для января составит:

0,50•1,75•1380(20,00-3,90)=1207,5•16,1=19440,75 Вт.

Для остальных месяцев аналогично, результат приведен в таблице1.1.

Месячное потребление тепловой энергии на отопление, Дж/мес :

Qот.м = Qотnс ,                                                                                                            (1.4)

где nс – число секунд в месяце.

Месячное потребление тепловой энергии на отопление в январе :

Qот.м = 19440,75•2678400=52,07 ГДж.

Для остальных месяцев аналогично, результат приведен в таблице1.1.

Нагрузка горячего водоснабжения, Вт, определяется по формуле:

                                                               (1.4)

где  - удельный расход воды на одного человека,  =0,0005кг/(с•чел);

 - количество человек, чел;

 - удельная теплоемкость воды,  = 4186 Дж/(кг0С);

 - температура горячей воды, = 600С;

- температура холодной воды, летом=150С, зимой=50С.

Нагрузка горячего водоснабжения для января

•7•4186(60-5) = 805,81 Вт.

 Для остальных месяцев аналогично, результат приведен в таблице1.1.

Месячное потребление тепловой энергии на горячее водоснабжение, Дж/мес определяется по формуле:

.                                                                      (1.5)

Месячное потребление тепловой энергии на горячее водоснабжение в январе:

•2678400=2,16 ГДж/мес.

Для остальных месяцев аналогично, результат приведен в таблице1.1.

Полное месячное потребление тепловой энергии, Дж/мес:

.                                                                  (1.6)

Полное месячное потребление тепловой энергии в январе:

 .

Для остальных месяцев аналогично, результат приведен в таблице1.1.
Таблица 1.1 – Нагрузки системы солнечного теплоснабжения.

месяц

tнр,˚С

nc, сек.



Qот, Вт.



Qот.м., ГДж.

Qгв.,

 Вт

Qгв.м., ГДж.

Qм.,

ГДж.

январь

3,90

2678400

19396,314

52,07

805,81

2,16

54,23

февраль

4,10

2419200

19155,366

46,45

805,81

1,95

48,40

март

6,3

2678400

16504,938

44,31

805,81

2,16

46,47

апрель

11,20

2592000

0

0

659,30

1,71

1,71

май

17,70

2678400

0

0

659,30

1,77

1,77

июнь

22,60

2592000

0

0

659,30

1,71

1,71

июль

25,70

2678400

0

0

659,30

1,77

1,77

август

25,70

2678400

0

0

659,30

1,77

1,77

сентябрь

21,80

2592000

0

0

659,30

1,71

1,71

октябрь

16,60

2678400

0

0

659,30

1,77

1,77

ноябрь

11,10

2592000

0

0

659,30

1,71

1,71

декабрь

6,80

2678400

15902,568

42,69

805,81

2,16

44,85


2 Определение параметров солнечного коллектора

Эффективность коллектора определяется по формуле

                                            (2.1)

где  - полезная энергия, отводимая из коллектора, Вт;

А – площадь коллектора, м2;

 - коэффициент отвода тепла из коллектора;

 - площадь потока суммарной солнечной радиации в плоскости коллектора, Вт/ м2;

 - пропускательная способность прозрачных покрытий по отношению к солнечному излучению;

 - проницательная способность пластины по отношению к солнечному излучению;

 - полный коэффициент тепловых потерь коллектора, Вт/( м2˚С);

 - температура жидкости на входе в коллектор, ˚С;

 - температура окружающей среды, ˚С.

При условии  = const зависимость коллектора  от параметра  линейна, причем  угловой коэффициент  прямой равен  - , а координата точки пересечения  с вертикальной осью составляет .

Для коллектора  КМЗ(нерж. сталь)   в  соответствии с рис.2.2.1 [1]

 = 0,78. Угловой коэффициент прямой есть тангенс её угла наклона, тогда  -  = tgα,

 -= = 4,6.
3 Определение прихода солнечной радиации

Среднемесячный дневной приход суммарной солнечной радиации на наклонную поверхность   равен:

,                                                                             (3.1)

где E  - среднемесячный дневной приход суммарной солнечной радиации на горизонтальную поверхность;

R – отношение среднемесячных дневных приходов суммарной радиации  на наклонную и горизонтальную поверхности.

                                                    (3.2)

где  - среднемесячный дневной приход диффузной радиации на горизонтальную поверхность;

  -  отношение среднемесячных дневных приходов прямой радиации на наклонную и горизонтальную поверхности;

β – угол наклона коллектора к горизонту;

ρ – отражательная способность земли.

,                                                        (3.3)

где  - показатель облачности.

,                                                                        (3.4)

где - среднемесячный приход солнечной радиации на горизонтальную поверхность за пределами земной атмосферы (табл.2.3.1 [1]).

.                                                              (3.5)

Для января

.

.

.

Для остальных месяцев аналогично, результаты приведены в таблице 3.1.

 определяем по номограмме рис.2.3.2[1]. Для января   = 2,26.

 Отношение среднемесячных дневных приходов суммарной радиации  на наклонную и горизонтальную поверхности составит

.

Среднемесячный дневной приход суммарной солнечной радиации на наклонную поверхность  в январе составит

 = 5,42•1,60=8,67 МДж/м2.

Для остальных месяцев аналогично, результаты приведены в    таблице 3.1.

Таблица 3.1 – Среднемесячный дневной приход солнечной радиации на наклонную поверхность.

месяц









R



январь

5,42

0,37

0,50

2,26

1,60

8,67

февраль

7,93

0,39

0,47

1,85

1,42

11,27

март

12,58

0,46

0,40

1,40

1,22

15,33

апрель

18,43

0,54

0,34

1,19

1,11

20,51

май

23,94

0,61

0,28

0,91

0,93

22,21

июнь

26,80

0,65

0,25

0,81

0,85

22,89

июль

25,42

0,63

0,27

0,81

0,86

21,74

август

23,10

0,64

0,26

1,09

1,06

24,55

сентябрь

16,77

0,57

0,32

1,31

1,20

20,15

октябрь

10,68

0,48

0,38

1,68

1,40

14,95

ноябрь

6,43

0,40

0,47

2,18

1,60

10,30

декабрь

5,00

0,37

0,50

2,43

1,69

8,44



4. Определение влияния ориентации коллектора

В зависимости от ориентации коллектора и времени года среднемесячные значения пропускательной и поглощательной способности могут быть значительно меньше, чем при нормальном падении излучения.

,                        (4.1)

где ,, - среднемесячные значения приведенной поглощательной способности по отношению к прямому, диффузному и отраженному от земли излучениям.

Среднемесячный  угол падения прямого излучения  определим по рисунку 2.4.3[1]. Для  января = 42,5˚. Из рисунка 2.4.1 и рисунка 2.4.2 определяем =0,97, =0,98 соответственно.

 .

Для остальных месяцев аналогично, результат приведен в таблице 4.1.1.

Средние углы падения диффузного и отражённого излучений для любого месяца принимается равными 60˚.

==0,88,.

.

.

 Для остальных месяцев аналогично, результат приведен в таблице 4.1.1.
Таблица 4.1.1 – Среднемесячная приведенная поглощательная способность.

Месяц





Первое

слагаемое



Второе

слагаемое



Третье

слагаемое



Январь

42,5

0,95

0,66

0,82

0,23

0,82

0,01

0,91

Февраль

39

0,96

0,66

0,82

0,24

0,82

0,02

0,92

Март

37,5

0,97

0,67

0,82

0,24

0,82

0,02

0,92

Апрель

38

0,97

0,69

0,82

0,22

0,82

0,02

0,93

Май

41,5

0,96

0,67

0,82

0,22

0,82

0,02

0,92

Июнь

43,5

0,95

0,67

0,82

0,22

0,82

0,03

0,91

Июль

42,5

0,95

0,66

0,82

0,23

0,82

0,03

0,91

Август

39

0,96

0,73

0,82

0,18

0,82

0,02

0,93

Сентябрь

37,5

0,97

0,72

0,82

0,19

0,82

0,02

0,93

Октябрь

38

0,97

0,72

0,82

0,20

0,82

0,02

0,93

Ноябрь

41,5

0,96

0,70

0,82

0,21

0,82

0,01

0,92

Декабрь

43,5

0,95

0,69

0,82

0,21

0,82

0,01

0,91


5. Определение влияния теплообменника

Отношение называют поправочным коэффициентом, учитывающим влияние теплообменника.

                                                          (5.1)

где - меньший из двух водяных эквивалентов в теплообменнике;

 - теплоемкость теплоносителя в контуре солнечного коллектора.

Для антифриза при А = 45 м2

.

Для воды

.

Для антифриза при А = 90м2  и А =140м2 соответственно  и .


Для других значений А значение  останется неизменным.
6. Расчёт доли тепловой нагрузки, обеспечиваемой за счёт солнечной

энергии

Энергетический баланс системы солнечного теплоснабжения за месячный период можно представить в виде

,                                                           (6.1)

где - месячная теплопроизводительность солнечной установки, Дж/мес;

  - сумма месячных нагрузок отопления и горячего водоснабжения, Дж/мес;

 - общее количество энергии, полученное в течение месяца от дублирующего устройства, Дж/мес;

 - изменение количества энергии в аккумулирующей установке, Дж.

Если пренебречь , то

                                                           (.6.2)

где  - доля полной месячной тепловой нагрузки , обеспечиваемой за счёт солнечной энергии. Зависимость между ,  и  в диапазоне ,  можно описать следующим уравнением:

                               (6.3)

                                                (6.4)

                                                           (6.5)

                                           (6.6.)

Произведем расчет для  января при А = 45м2:

;

;

;

.

Для других месяцев при других значениях площади коллектора  расчет производится аналогично, результат приведен в табл.6.1. и представлен в виде зависимости доли годовой нагрузки от площади коллектора на рис.6.1.

Таблица 6.1 – Определение доли нагрузки, обеспечиваемой за счет  солнечной энергии

 

Определение доли нагрузки, обеспечиваемой за счёт солнечной энергии

 

П Л О Щ А Д Ь   К О Л Л Е К Т О Р А ,   м²

Месяц

А1

А2

А3



X


Y


f


f*Qm,

ГДж

X


Y


f


f*Qm,

ГДж

X


Y


f


f*Qm,

ГДж

Январь

0,96

0,15

0,09

4,82

1,92

0,30

0,17

9,23

3,00

0,47

0,25

13,70

Февраль

0,98

0,20

0,14

6,60

1,95

0,41

0,26

12,44

3,03

0,63

0,38

18,12

Март

1,12

0,32

0,23

1,08

2,25

0,64

0,43

19,76

3,50

0,99

0,60

27,67

Апрель

29,53

11,26

1,00

1,71

59,06

22,52

1,000

1,70

91,86

35,03

1,00

1,71

Май

29,53

12,09

1,00

1,71

59,06

24,19

1,000

1,76

91,86

37,62

1,00

1,77

Июнь

29,53

12,38

1,00

1,71

59,06

24,75

1,000

1,70

91,86

38,45

1,00

1,71

Июль

29,53

11,73

1,00

1,71

59,06

23,46

1,000

1,76

91,86

36,49

1,00

1,77

Август

29,53

13,48

1,00

1,71

59,06

26,95

1,000

1,76

91,86

41,93

1,00

1,77

Сентябрь

29,53

11,13

1,00

1,71

59,06

22,26

1,000

1,

91,86

34,63

1,00

1,71

Октябрь

29,53

8,25

1,00

1,71

59,06

16,50

1,000

1,76

91,86

25,67

1,00

1,77

Ноябрь

29,53

5,63

1,00

1,71

59,06

11,25

1,000

1,70

91,86

17,51

1,00

1,71

Декабрь

1,17

0,18

0,11

4,68

2,33

0,36

0,20

8,89

3,63

0,56

0,29

13,08

Сумма







40,83







64,23







86,46

Доля …



 

 

0,20

 

 

 

0,31

 

 

 

0,42




Рис.6.1 – Зависимость доли годовой нагрузки, обеспечиваемой за счет солнечной энергии, от площади коллектора .
Заключение
В результате выполнения работы было установлено, что при площади солнечного коллектора А= 45,90,140 м2 доля нагрузки, обеспечиваемой за счет солнечного коллектора составляет 0,20; 0,31; 0,42 соответственно. Зависимость между площадью солнечного коллектора и долей нагрузки нелинейная.

Используя полученные данные можно спроектировать теплоснабжение объекта с учетом доли нагрузки, обеспечиваемой за счет солнечного коллектора.
Список использованных источников
1. Агеев В. А. Расчет долгосрочных характеристик системы солнечного теплоснабжения / В. А. Агеев .- Саранск: Изд-во Мордов. ун-та,2004. – 16с.
2. Бекман У.  Расчет системы солнечного теплоснабжения: Пер. с англ./ У. Бекман,  С.Клейн,  Дж. Даффи. М.:Энергоиздат, 1982. 80с.
3. ГОСТ Р 51595 – 2000. Нетрадиционная энергетика. Солнечная энергетика. Коллекторы солнечные. Общие технические условия. М.: ИПК Изд-во стандартов, 2000.

4. Теплонасосные гелиосистемы отопления и горячего водоснабжения  зданий / М. С. Плешка, П. М. Вырлан, Ф. И. Стратан, С. Г. Булкин. Кишинёв: Штиинца, 1990. 122 с.

5. Энергосбережение в системах теплоснабжения, вентиляции и кондиционирования воздуха: Справ. пособие / Л. Д. Богуславский, В. И. Ливчак, В. П. Титов и др.; Под ред. Л. Д. Богуславского, В. И. Ливчака. М.: Стройиздат, 1990. 624 с.


1. Реферат Проблема истины в философии Роль научной рациональности
2. Реферат Социально-политические идеи Маркса, Энгельса и Ленина
3. Реферат на тему Nick Adams In Hemingway
4. Реферат Древняя Беларусь весь курс кратко
5. Реферат на тему Triumph Automobiles Essay Research Paper Imagine for
6. Реферат Экономическа статистика
7. Реферат на тему Irish Folk Music Essay Research Paper In
8. Реферат на тему Структура и строение нейрона
9. Реферат Тетралогия Рихарда Вагнера Кольцо нибелунга Der Ring des Nibelungen
10. Реферат на тему River Essay Research Paper Demonstrates and points