Синтез распределенных систем управления тепловыми процессами в солнечных коллекторах

• Автор: Юров, Алексей Иванович
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Пятигорск
• Количество страниц: 222 с. : ил.

1.1. Параметры солнечного излучения

1.2. Распределение энергии в солнечном спектре

1.3. Конструкции солнечных тепловых коллекторов . . .

1.4. Плоский солнечный тепловой коллектор . . . . .

1.5. Солнечный коллектор с тепловой трубкой

1.6. Вакуумированный трубчатый солнечный коллектор . . .

1.7. Выбор теплоносителя и повышение эффективности КСЭ . .

1.7.1. Газовые теплоносители .

ГЛАВА 2. МЕТОДЫ СИНТЕЗА СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ. . .

2.1. Частотный метод синтеза регуляторов для систем

с распределенными параметрами .

2.1.1. Распределенные звенья .
2.1.2. Распределенный высокоточный регулятор
2.1.3. Проектирование распределенной системы управления температурой камеры термической обработки .
2.1.3.1. Математическая модель объекта управления .
2.1.3.2. Дискретная математическая модель .
2.1.3.3. Результаты моделирования разомкнутой системы . .
2.1.3.4. Анализ объекта управления
2.1.3.5. Синтез распределенного высокоточного регулятора РВР .
2.1.3.6. Анализ замкнутой системы управления
2.2. Распределенный регулятор прямого действия
2.2.1. Упрошенная математическая модель распределенного регулятора прямого действия .
2.3. Моделирование процессов энергоотдающего блока .
2.3.1. Описание установки. .
2.3.2. Математическая модель энергоотдающего блока .
2.3.3. Математическая модель энергоблока .
2.3.4. Анализ системы управления
2.3.5. Исследование динамических характеристик
энергоотдающего блока
2.3.6. Синтез системы управления .
2.3.7. Определение конструктивных параметров энергоблока . .
2.3.8. Анализ работы системы управления .
ГЛАВА 3. МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕПЛОВЫХ ПРОЦЕССОВ СОЛНЕЧНОГО КОЛЛЕКТОРА
3.1. Описание объекта на физическом уровне .
3.2. Математическая модель тепловых процессов солнечного коллектора
3.3. Дискретная математическая модель. . . . . .
3.4. Результаты численного моделирования . . . . .
ГЛАВА 4. СИНТЕЗ РЕГУЛЯТОРА ПРЯМОГО ДЕЙСТВИЯ И АНАЛИЗ ЗАМКНУТОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ.
4.1. Постановка задачи синтеза . . . . . . .
4.2. Синтез регулятора прямого действия . . . . .
4.2.1. Определение параметров регулятора . . . . .
4.3. Исследование эффективности синтезированного регулятора результаты численного моделирования . . . . .
4.4. Проектирование системы управления коллектором
нагревательной батареи . . . . . . . .
4.4.1. Постановка задачи синтеза . . . . . .
4.4.2. Синтез регулятора прямого действия .
4.4.3. Исследование эффективности синтезированного регулятора .
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ
ЛИТЕРАТУРЫ.
ПРИЛОЖЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ


Возможен широкий выбор рабочих жидкостей, в частности могут использоваться дистиллированная вода, ацетон и хладагенты при низких температурах. В тепловой трубе без фитиля термосифоне, возврат конденсата в зону испарения происходит под действием силы тяжести, поэтому тепловая труба этого типа может работать лишь при условии расположения зоны конденсации выше зоны испарения. Рис. Выбрав должным образом заполнитель, можно полностью исключить проблемы, связанные с коррозией и замерзанием системы. Поддержание вакуума ниже 1, Па в пространстве между лучепоглощающей поверхностью абсорбера и светопрозрачным покрытием солнечного коллектора наряду с применением селективных покрытий на поверхности абсорбера существенно повышает эффективность солнечного коллектора благодаря почти полному исключению тепловых потерь путем теплопроводности и конвекции, с одной стороны, а также повышению поглощательной способности и снижению померь теплоты путем излучения, с другой. Возможны различные варианты конструктивного выполнения вакуумированных стеклянных трубчатых солнечных коллекторов. Некоторые из них показаны на рис. Внутри стеклянной оболочки из высококачественного боросиликатного стекла диаметром 0. Трубка может иметь и образную форму а и в или представляет собой тепловую трубу б и г. Внутреннее пространство оболочки вакуумировано. Отражатель может быть выполнен в виде фоклина в, составлять часть оболочки г или находиться в виде полос на боковых стенках вакуумированных труб, используемых в качестве прозрачной изоляции д. В конструкции, показанной на рис. Обычно модуль солнечного коллектора включает ряд стеклянных вакуумированных труб, присоединенных к общей трубке, по которой движется нагреваемая жидкость. Как правило, модуль помещается в теплоизолированный корпус. Для повышения эффективности вакуумированных солнечных коллекторов используются селективные покрытия, отражатели и т. На внутреннюю поверхность верхней части стеклянной оболочки наносят покрытие, например из диоксида индия, обладающее хорошей отражательной способностью для теплового инфракрасного излучения и не влияющее на коэффициент пропускания коротковолнового излучения. На лучепоглощающую поверхность абсорбера наносят селективное покрытие, например из черного хрома, благодаря чему снижаются оптические потери солнечного коллектора и потери теплоты путем излучения и повышается КПД. Рис. Поперечное сечение вакуумированных стеклянных трубчатых коллекторов 1 стеклянная оболочка 2 трубка для нагреваемой жидкости 3 лучепоглощающая поверхность 4 отражатель 5 теплоизоляция. Нижняя поверхность стеклянной оболочки может быть выполнена зеркальной. Отражающая поверхность может быть размещена под стеклянной оболочкой на небольшом расстоянии от нее. Это способствует повышению КПД солнечного коллектора благодаря использованию рассеянного излучения. В качестве теплоносителя используются различные среды, в частности вода, растворы органических веществ, силиконовое масло. Температура нагрева теплоносителя достигает . Рис. Общий вид вакуумированного стеклянного трубчатого коллектора 1 вакуумированная стеклянная оболочка 2 труба для нагреваемой жидкости 3 соединение металла со стеклом. Термосифонные системы с вакуумным коллектором и тсплонакомпительным баком. В вакуумном водонагревателеколлекторе объем, в котором находится черная поверхность, поглощающая солнечное излучение, отделен от окружающей среды вакуумированным пространством, что позволяет практически полностью устранять потери теплоты в окружающую среду за счет теплопроводности и конвекции. Потери на излучение в значительной степени подавляются за счет применения селективного покрытия. Так как полный коэффициент потерь в вакуумном коллекторе мал, теплоноситель в нем можно нагреть до температур 0 0С. Единственным газом, получившим наибольшее распространение в качестве теплоносителя, является воздух. Сохранение надежности при длительном сроке службы. Если для комфорта человека требуется только отопление, то, как правило, используются воздушные системы переноса тепла благодаря своей простоте. Это также является хорошим аргументом в пользу выбора систем пассивного типа.