ET-Lab14.pdf

(270 KB) Pobierz
60- 965 Poznaı
ul.Piotrowo 3a
tel. (0-61) 6652688
fax (0-61) 6652389
http://lumen.iee.put.poznan.pl
Kierunek: Elektrotechnika, II stopieı, semestr 1
Technika Ļwietlna i elektrotermia
Laboratorium
Ę wiczenie nr 14
Temat: BADANIE KOLEKTORÓW SŁONECZNYCH
1. Wiadomo Ļ ci podstawowe
W wyniku przemian j Ģ drowych z powierzchni Sło ı ca we wszystkich kierunkach emitowana
jest energia elektromagnetyczna. Całkowita moc promieniowania to 3,8 10 26 W, z czego
0,00005 ‰ dociera do górnych warstw atmosfery Ziemi. ĺ rednie nat ħŇ enie promieniowania
energetycznego dla prostopadłej płaszczyzny umieszczonej na zewn ħ trznych kra ı cach
atmosfery wynosi 1367 W/m 2 . Wielko Ļę t Ģ nazywany stał Ģ słoneczn Ģ . Z tej wielko Ļ ci ok.
28% zostaje odbite w przestrze ı kosmiczn Ģ , 72% pochłoni ħ te przez atmosfer ħ i powierzchni ħ
Ziemi. Energia absorbowana przez Ziemi ħ ponad 10 000 razy przewy Ň sza energie zu Ň ywan Ģ
obecnie przez cał Ģ cywilizacj ħ ludzk Ģ . Nat ħŇ enie promieniowania docieraj Ģ cej do
powierzchni Ziemi jest zmienna; zale Ň y od poło Ň enia geograficznego, pory roku, dnia,
warunków pogodowych, stanu zanieczyszcze ı itd. Wyró Ň nia si ħ przy ntym promieniowanie
bezpo Ļ rednie i promieniowanie rozproszone – docieraj Ģ ce do odbiornika poprzez wielokrotne
odbicia od atmosfery, chmur i innych powierzchni Przykładowe zmiany warto Ļ ci
napromienienia dla Warszawy przedstawia rys.1.
całkowite
całkowite
bezpo Ļ rednie
bezpo Ļ rednie
rozproszone
rozproszone
Rys.1 Dobowe zmiany nat ħŇ enia promieniowania dla Warszawy a) w czerwcu, b) w grudniu
2. Budowa kolektorów
Kolektory słoneczne s Ģ to urz Ģ dzenia słu ŇĢ ce do zamiany energii promieniowania
słonecznego na energi ħ ciepln Ģ magazynowan Ģ w postaci ciepłej wody lub podgrzanego
powietrza. Taka metoda przetwarzania energii solarnej jest uznawana za szczególnie wydajn Ģ
i funkcjonaln Ģ . Kolektor słu ŇĢ ce do podgrzewania wody odbiera energi ħ słoneczn Ģ i
przekazuje j Ģ poprzez tzw. czynnik grzewczy i wymiennik ciepła znajduj Ģ cy si ħ w zbiorniku
(bojlerze) do ogrzania wody, która mo Ň e słu Ň y ę jako ciepła woda u Ň ytkowa, woda
wspomagaj Ģ ca prac ħ układu centralnego ogrzewania lub do innych celów. , jak np. suszenie
płodów rolnych
Rozró Ň nia si ħ dwie wersja konstrukcyjne kolektorów; kolektory płaskie i kolektory rurowe.
Szczegóły ich konstrukcji pokazuj Ģ rys.2 i 3.
1054727058.048.png 1054727058.059.png 1054727058.063.png
 
60- 965 Poznaı
ul.Piotrowo 3a
tel. (0-61) 6652688
fax (0-61) 6652389
http://lumen.iee.put.poznan.pl
a)
kanał gazowy
szyba
absorber
kanały z ciecz Ģ
Rys. 3 Budowa kolektora płaskiego: a) cieczowego, b) gazowego
Kolektory rurowe; ich konstrukcja opiera si ħ na pomy Ļ le zamkni ħ cia w pró Ň niowej
prze Ņ roczystej rurze układu wymiennika ciepła tj. układu w którym promieniowanie
słoneczne podgrzewa czynnik roboczy. Dodatkowym czynnikiem wpływaj Ģ cym na lepsze
parametry kolektorów rurowych jest mo Ň liwo Ļę zwi ħ kszenia czasu w którym promieniowanie
pada prostopadle do powierzchni absorbuj Ģ cej. Wyja Ļ nia to rysunek poni Ň ej.
Rys. 4 Przy zmianie k Ģ ta padania promieniowania w kolektorach rurowych istnieje dalej
powierzchnia prostopadła do kierunku padania promieniowania
Mo Ň liwe s Ģ nast ħ puj Ģ ce odmiany układu wymiany ciepła:
-
z bezpo Ļ rednim przepływem czynnika chłodz Ģ cego: w pró Ň niowej rurze zamknieta
jest rura doprowadzaj Ģ ca zimny czynnik chłodz Ģ cy i rura odprowadzaj Ģ ca nagrzany
czynnik chłodz Ģ cy.
-
z rurami cieplnymi, budow ħ i działanie wyja Ļ nia rysunek 5.
czynnik
chłodz Ģ cy
szklana rura pró Ň niowa
rura cieplna
absorber
transport ciepła
w rurze cieplnej
Rys. 5 Rura kolektora z rur Ģ ciepln Ģ
-
z parabolicznym koncentratorem promieniowania: konstrukcja odbły Ļ nika koncentruje
promieniowanie padaj Ģ ce na rurze kolektora przy szerokim zakresie k Ģ tów padania
promieniowania.
1054727058.001.png 1054727058.002.png 1054727058.003.png 1054727058.004.png 1054727058.005.png 1054727058.006.png 1054727058.007.png 1054727058.008.png 1054727058.009.png 1054727058.010.png 1054727058.011.png 1054727058.012.png 1054727058.013.png 1054727058.014.png 1054727058.015.png 1054727058.016.png 1054727058.017.png 1054727058.018.png 1054727058.019.png
 
60- 965 Poznaı
ul.Piotrowo 3a
tel. (0-61) 6652688
fax (0-61) 6652389
http://lumen.iee.put.poznan.pl
3. Bilans mocy kolektora
Uproszczony schemat budowy kolektora płaskiego przedstawia rys. 5.
Ep
Eo
qkon
qrad
Tot
qu Ň
Tkol
absorber
Ea
izolacja
Rys.5 Uproszczony schemat kolektora płaskiego
Równania opisuj Ģ ce wymian ħ ciepln Ģ w kolektorze płaskim przedstawiaj Ģ si ħ nast ħ puj Ģ co:
Na powierzchni ħ kolektora pada promieniowanie o nat ħŇ eniu E p , cz ħĻę tego promieniowania
zostaj ħ odbita (E o ), cz ħĻę przenika przez szyb ħ kolektora i zostaje pochłoni ħ ta przez absorber
(E a ).
(1)
E
=
E
+
E
p
o
a
Wielko Ļę promieniowania pochłoni ħ tego mo Ň na wyznaczy ę z zale Ň no Ļ ci:
E
=
aE
(2)
a
p
gdzie a – współczynnik pochłaniania kolektora, E o – nat ħŇ enie padaj Ģ cego promieniowania.
Nagrzany absorber oddaje cz ħĻę swojej energii do czynnika chłodz Ģ cego (q u Ň ), a cz ħĻę
poprzez straty konwekcyjne (q kon ) i radiacyjne (q rad ) do otoczenia. Wielko Ļę tych strat mo Ň na
wyznaczy ę z równa ı :
-
konwekcyjne
(3)
q
= a
(
t
−
t
)
kon
kol
ot
-
radiacyjne
(4)
4
4
q
= se
(
T
−
T
)
rad
kol
ot
gdzie a to konwekcyjny współczynnik przejmowania ciepła, e – emisyjno Ļę powierzchni
kolektora, s – 5.669 10 -8 W/m 2 K 4 – stała Stefana Boltzmana, t kol – temperatura kolektora (w
o C lub K), t ot – temperatura otoczenia.
Bilans mocy kolektora ma posta ę :
1054727058.020.png 1054727058.021.png 1054727058.022.png 1054727058.023.png
 
60- 965 Poznaı
ul.Piotrowo 3a
tel. (0-61) 6652688
fax (0-61) 6652389
http://lumen.iee.put.poznan.pl
(5)
aE
−
q
−
q
−
q
=
0
u Ň
p
kon
rad
i pozwala wyliczy ę temperatur ħ czynnika chłodz Ģ cego (t kol ) przy zało Ň onej ilo Ļę mocy
uzyskiwanej z 1 m 2 powierzchni kolektora (q u Ň ).
2. Przebieg ę wiczenia i pomiary
1. Poł Ģ czy ę układ wg. schematu
przewody z
czynnikiem
chłodz Ģ cym
Ņ ródła
promieniowania
t
t
230V AC
zbiornik
kolektor
zbiornik
pompa
Układ
steruj Ģ cy i
pomiarowy
230V AC
2. Po
zał Ģ czeniu
dokona ę
nat ħŇ enia
lamp
we
wskazanych
punktach
pomiaru
promieniowania dla dwóch wysoko Ļ ci zawieszenia promienników.
11
31
33
13
Rys. Poło Ň enie punktów pomiarowych
Tabela 1 Pomiar nat ħŇ enia padaj Ģ cego promieniowania
1054727058.024.png 1054727058.025.png 1054727058.026.png 1054727058.027.png 1054727058.028.png 1054727058.029.png 1054727058.030.png 1054727058.031.png 1054727058.032.png 1054727058.033.png 1054727058.034.png 1054727058.035.png 1054727058.036.png 1054727058.037.png 1054727058.038.png 1054727058.039.png 1054727058.040.png 1054727058.041.png 1054727058.042.png 1054727058.043.png 1054727058.044.png
 
60- 965 Poznaı
ul.Piotrowo 3a
tel. (0-61) 6652688
fax (0-61) 6652389
http://lumen.iee.put.poznan.pl
Nat ħŇ enie promieniowania E p [W/m 2 ]
Nr poło Ň enia Ņ ródła
1
ĺ rednio: [W/m 2 ]
2
ĺ rednio: [W/m 2 ]
3. Dla wskazanego przez prowadz Ģ cego poło Ň enia Ň ródeł promieniowania po
nastawieniu histerezy regulatora na warto Ļę DT=5 o C, zanotowa ę temperatur ħ
pocz Ģ tkow Ģ , wł Ģ czy ę obieg cieczy chłodz Ģ cej i notowa ę temperatur ħ i czas po ka Ň dym
zał Ģ czeniu i wył Ģ czeniu obiegu cieczy chłodz Ģ cej.
1054727058.045.png 1054727058.046.png 1054727058.047.png 1054727058.049.png 1054727058.050.png 1054727058.051.png 1054727058.052.png 1054727058.053.png 1054727058.054.png 1054727058.055.png 1054727058.056.png 1054727058.057.png 1054727058.058.png 1054727058.060.png 1054727058.061.png 1054727058.062.png
 

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika:

Zgłoś jeśli naruszono regulamin