Методика определения энергетической эффективности гелиоводонагревательных систем с плоскими коллекторами

• Автор: Матвеев, Андрей Валентинович
• Шифр специальности: 05.14.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 190 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ.

1. СИСТЕМЫ СОЛНЕЧНОГО ГОРЯЧЕГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ

И МЕТОДЫ АНАЛИЗА ИХ ЭФФЕКТИВНОСТИ.

1.1 Исследования солнечных коллекторов

1.2 Системы горячего водоснабжения с использованием

солнечных коллекторов.

1.3 Методы сквозного анализа затрат энергии и эксергии при создании энергетического оборудования.

1.4 Выводы и задачи исследования

2. ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК СОЛНЕЧНОГО КОЛЛЕКТОРА В ЛАБОРАТОРНЫХ УСЛОВИЯХ

2.1 Описание солнечного коллектора
2.2 Определение гидравлических характеристик
2.3 Экспериментальная установка для исследования теплотехнических характеристик солнечного коллектора
2.4 Методика определения интенсивности
искусственного излучения
2.5 Исследование теплотехнических характеристик
солнечного коллектора.
3. ИССЛЕДОВАНИЯ РАБОТЫ ВОДОГРЕЙНОЙ ГЕЛИОУСТАНОВКИ С ЕСТЕСТВЕННОЙ ЦИРКУЛЯЦИЕЙ ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ В НАТУРНЫХ УСЛОВИЯХ.
3.1 Экспериментальная установка и методика
проведения испытаний
3.2 Модель работы водогрейной гелиоустановки
3.3 Методика расчета производительности
водогрейной гелиоустановки.
3.4 Применение модели для расчета и оптимизации работы
систем солнечного горячего водоснабжения.
3.5 Исследование надежности работы коллектора
в условиях длительной эксплуатации.
4. ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ УСТАНОВОК
ВОЗОБНОВЛЯЕМОЙ ЭНЕРГЕТИКИ
4.1 Методика определения затрат энергии
на создание энергетической установки.
4.2 Энергетический анализнетто
водогрейной гелиоустановки.
4.3 Экономическая эффективность
водогрейной гелиоустановки.
ВЫВОДЫ.
ЛИТЕРАТУРА


Построение математической модели для определения производства энергии и эксергии водогрейной гелиоустановкой с естественной циркуляцией теплоносителя в течение светового дня и создание методики определения производительности за весь срок службы. Определение энергетических и эксергетических затрат на создание водогрейной гелиоустановки. Энергетический и экономический анализ эффективности работы водогрейной-гелиоустановки для условий Урала и ряда регионов РФ. Достоверность и обоснованность результатов подтверждается применением современных методов исследований с использованием цифровых систем измерений контролируемых параметров, хорошим совпадением расчетных и экспериментальных данных. Разработана и экспериментально верифицирована методика оценки энергетической- эффективности солнечного коллектора при искусственном освещении с последующим приведением результатов к характеристикам при спектре солнечного излучения-. Впервые выполнена оценка энергетической и эксергетической эффективности водогрейной гелиоустановки, работающей в режиме естественной циркуляции, по методике энергетического анализа-нетто в зависимости от энергетического потенциала территории. Практическая ценность работы. Построенная модель работы водофейной гелиоустановки с естественной циркуляцией теплоносителя позволяет уточнить и упростить расчет и проектирование систем солнечного горячего водоснабжения. Созданные методики и полученные экспериментальные данные используются ОАО «Каменск-Уральский металлургический завод» при проектировании водофейных гелиоустановок. Отдельные материалы исследования использованы при разработке курса «Проектирование и эксплуатация установок НиВИЭ» и лабораторных работ для подго товки студентов УГТУ-УПИ. Положения, выносимые на защиту. Уточненная методика определения полезной выработки теплоты водофейной гелиоустановкой с естественной циркуляцией теплоносителя с учетом переменного во времени КПД установки и суточного изменения прихода солнечной радиации. Модель работы водофейной гелиоустановки в режиме естественной циркуляции теплоносителя для конкретных конструктивных, теплотехнических и режимных параметров, позволяющая выявить факторы, способствующие повышению интенсивности естественной циркуляции и эффективности установки. Методика оценки затрат энергии и эксергии, необходимых для изготовления водофейной гелиоустановки. Коэффициенты энергетической и эксергетической эффективности водофейной гелиоустановки для условий Урала и других регионов РФ. Личный вклад автора состоит в том, что им на основе опубликованных данных поставлены задачи исследования, разработаны основные методики проведения экспериментов, созданы и отлажены экспериментальные установки, проведены опыты, обработаны и проанализированы полученные данные, на основе которых построены математические модели и проведен энергетический анализ водогрейной гелиоустановки. Апробация работы. Материалы диссертации были представлены на 2 международных и 5 всероссийских конференциях: на Всероссийской научно-практической конференции «Энерго- и ресурсосбережение. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии» (Екатеринбург, г. Всероссийской научно-практической конференции «Энерго- и ресурсосбережение. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии» (Екатеринбург, г. Екатеринбург, г. X отчетной конференции молодых ученых ГОУ ВПО УГТУ-УПИ (Екатеринбург, г. Екатеринбург, г. Новые информационные технологии в образовании» (Екатеринбург, г. Ecotechnologies of XXI century» (Екатеринбург, г. Перспективные энергетические технологии. Экология. Экономика, безопасность и подготовка кадров» (Екатеринбург, г. XI отчетной конференции молодых ученых ГОУ ВПО УГТУ-УПИ (Екатеринбург, г. XII отчетной конференции молодых ученых ГОУ ВПО УГТУ-УПИ (Екатеринбург, г. Публикации. Всероссийских конференций, в том числе 5 статей в реферируемых изданиях по списку ВАК. Структура и объем работы. Структура диссертации подчинена замыслу исследования и состоит из введения, четырех глав, выводов, четырех приложений, списка литературы, включающего 0 наименования. Общий объем диссертации 7 страниц. Работа содержит рисунков и таблиц.