Обоснование параметров конусного концентратора солнечной энергии для автономного теплоснабжения фермерских хозяйств

• Автор: Нефёдов, Вячеслав Владимирович
• Шифр специальности: 05.20.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Ставрополь
• Количество страниц: 163 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ.

1.1 Актуальность использования солнечного излучения индивидуальными потребителями.

1.2 Состояние научных исследований в области использования солнечной энергии в сельском хозяйстве

1.3 Конструктивные особенности концентраторов солнечной энергии

с высокотемпературным теплоносителем

1.4 Анализ потребления теплоты в технологических процессах автономного фермерского хозяйства.

1.5 Цель и задачи исследований

2 ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ КОНУСНОГО КОНЦЕНТРАТОРА СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГИИ С ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫМ ТЕПЛОНОСИТЕЛЕМ
2.1 Исследование плотности потока солнечной энергии в зависимости от кратности отражения луча от отражающей поверхности и величины коэффициента отражения
2.2 Определение угла раскрытия конуса концентратора и его геометрических размеров.
2.3 Определение мощности потока солнечной энергии, проходящей в абсорбер концентратора
2.4 Разработка принципиальной схемы конусного концентратора солнечной энергии
2.4.1 Обоснование конструкции абсорберапреобразователя солнечной энергии
2.4.2 Расчт тепловых процессов в конусном концентраторе солнечной энергии
3 ПРОГРАММА И ОБЩАЯ МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
3.1 Программа экспериментальных исследований.
3.2 Общая методика экспериментальных исследований
4 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕПЛОВЫХ ПРОЦЕССОВ В КОНУСНОМ КОНЦЕНТРАТОРЕ СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГИИ
4.1 Исследование изменения температуры теплоносителя на входе и выходе абсорберапреобразователя
4.2 Исследование изменения температуры воздуха в межкольцевом пространстве абсорбера преобразователя
4.3 Определение коэффициента использования солнечной энергии
5 РАЗРАБОТКА, ПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ ИСПЫТАНИЯ И ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ КОНУСНОГО КОНЦЕНТРАТОРА СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГИИ С ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫМ ТЕПЛОНОСИТЕЛЕМ
5.1 Разработка конусного концентратора солнечной энергии с тепловой ловушкой и высокотемпературным теплоносителем
5.1.1 Определение потребляемой тепловой энергии фермерским хозяйством.
5.1.2 Методика расчета конусного концентратора солнечной энергии
5.1.3 Расчт параметров электрического нагревателя
5.2 Производственные испытания конусного концентратора солнечной энергии
5.3 Экономическая эффективность использования конусного концентратора солнечной энергии в фермерском хозяйстве.
Основные выводы
ЛИТЕРАТУРА


При разработке нефтяных месторождений степень е добычи обычно не превышает запасов источника. Ресурсы природного газа на Земле оцениваются в 4 м3 или млрд. Разведанные запасы составляют всех геологических ресурсов. В России производство всех освоенных энергоресурсов составляет 1,9 т. Запасы угля составляют 9, нефти 9, газа т. Прогноз максимальной и минимальной добычи угля и нефти в мире представлен на рисунке 1. Рисунок 1. Как следует из графика рисунок 1. В связи с этим возникает явная угроза истощения энергоресурсов. Поэтому освоение и развитие нетрадиционной энергетики уже в настоящее время является актуальной задачей. В соответствии с прогнозами ,2 уже в течение ближайших лет возобновляемые источники энергии должны занять заметное место в мировом энергетическом балансе, обеспечивая замещение истощающихся запасов органического топлива. Потенциальные ресурсы возобновляемых источников энергии в пересчете на условное топливо составляют солнечная радиация МО
т. Технически извлекаемый потенциал энергии солнца составляет 5, млрд. Годовое количество поступающей на землю солнечной энергии со
ставляет 1, кВт ч. Без ущерба для экологической среды может быть использовано 1,5 всей падающей на землю энергии, или 1, кВт ч, в год, что эквивалентно 2 т. По прогнозу Международного энергетического агентства МЭА, при сохранении современных тенденций в мировой энергетике в период до годов глобальное потребление первичных энергоресурсов может возрасти на и составит от доЗб млрд. С учтом современных тенденций, направленных на жсткую экономию традиционных ресурсов, характера экономического развития и демографической ситуации реальные значения перспективного энергопотребления будут ближе к минимальным показателям. Масштабы роста мощности возобновляемых источников энергии в период с до года приведены в таблице 1. Таблица 1. Солнечные коллекторы и системы
млн. Из таблицы 1. В настоящее время в России наблюдается рост использования ВИЭ, хотя и не такими заметными темпами, как в других странах. Как следует из таблицы 1. ВИЭ России составляет более 0 млн. Таблица 1. Ресурсы возобновляемых источников энергии России, млн. Расчты показывают , что уже сегодня современной энергетической потребности России можно было бы обеспечить за счт электромагнитной энергии солнца. Основными факторами, ограничивающими развитие нетрадиционной энергетики, являются в основном высокие капитальные и текущие денежные затраты на изготовление установки, а также конъюнктура международного нефтяного рынка. Важнейшими характеристиками таких установок с точки зрения потребителя являются цена, срок службы, наджность, простота эксплуатации. В настоящее время разработкой и монтажом гелиоустановок в России занимаются Южнорусская энергетическая компания , которой смонтировано гелиоустановок, в которых установлено штук солнечных коллекторов . Основные элементы гелиоустановок серийно изготавливаются фирмой Конкурент, которой выпущено коллекторов солнечной энергии. Площадь одного коллектора составляет 0,, м2, масса сухая кгм2, с водой кгм2. Следует отметить, что разработанные российскими производителями солнечные установки выпускаются от случая к случаю, а цена на них довольно высокая в большинстве случаев от 0 до 0 долларов в расчте на 1м площади коллектора. Для успешного освоения и использования солнечной энергии в сельском хозяйстве необходима разработка оригинальных коллекторов солнечной энергии, обеспечивающих технологические потребности производства сельскохозяйственной продукции и удовлетворяющих потребности фермера в теплоте и горячем водоснабжении. Социальные аспекты. Энергетические установки на базе возобновляемых источников это не только путь к экономии органического топлива, электроэнергии, но и возможность обеспечения энергией районов, отдаленных от источников централизованного энергоснабжения. Использование возобновляемых источников энергии для удовлетворения потребительских сфер ПК, расположенных в городах, пока возможно лишь в ограниченных масштабах использование солнечных домов.