EFFICIENCY OF MULTI-MODULE SOLAR COLLECTORS AS A PREFIX TO A BOILER

EFFICIENCY OF MULTI-MODULE SOLAR COLLECTORS AS A

PREFIX TO A BOILER

Denysova A.E., Mazurenko A.S., Denysova A.S.

Odessa National Polytechnic University, Ukraine

Abstract. Influencing factors on thermal and economic efficiency of the combined of heat supply installation are established. Constructive circuits of solar heat supply "prefix" interaction with boiler installation are worked out. Mathematical models of heat exchange processes in elements of combined heat supply system with the account solar engineering characteristics are developed. The techniques of analysis of efficiency of multi-modular system of solar collectors with compulsory circulation for water heating boiler allowing calculating of efficiency factor; heat removal factor and heat transfer factor with the account of construction and operation conditions of alternative heat supply system are presented. Keywords: solar collector, efficiency, compulsory circulation.

EFICIENŢA MODULELOR DE COLECTOARE SOLARE CA STRUCTURI ADIŢIONALE A CENTRALELOR TERMICE PENTRU ÎNCĂLГIREA APEI

Denisova A.E., Mazurenco A.S., Denisova A.S. UnТvОrsТtatОa NaţТonală PolТtОСnТcă НТn OНОsa, UcraТna

Rezumat. S-austabilit factorii, care au influОnţ asupraăТnНТМТlorăНОăОПТМТОnţ la producerea energiei termice şi

ОПТМТОnţОТă ОМonomТМОă pОntruă ТnstalaţТТlОă НОă proНuМОrОă МombТnat ă aă М lНurТТă pОntruă sТstОmОlОă НОă ьnМ lгТrО. S-au Оlaborată soluţТТă МonstruМtТvОă şТă sМСОmОă НОă raМorНarОă sТstОmuluТă Мuă МolОМtoarОă solarОă laă sМСОmaă ПunМţТonal ă aă centralei termice. S-aăОlaboratămoНОlulămatОmatТМăaăproМОsОlorăНОăsМСТmbăНОăМ lНur ăьnăМomponОntОlОăsТstОmuluТ,ă ţТnсnНăМontăНОăМonНТţТТlОăСОlТoăăНТnărОРТunОaăНОăОбploatarОăaăМolОМtoarОlorăsolarО.ăăSОăprОгТnt ămОtoНaăНОăМalcul a ОПТМТОnţОТă sТstОmuluТămoНulară НОă МolОМtoarОă solarО,ă МarОă prОгТnt ă ună subsТstОmă aНТţТonalăraМorНatălaăМaгanulăНОă proНuМОrОăaăapОТăМalНО.ăMОtoНaăpОrmТtОăМalМularОaăМoОПТМТОntuluТăОПТМТОnţОТătОrmТМО,ăМoОПТМТОntuluТăНОăabsorbТrОăaă М lНurТТ,ă МoОПТМТОntuluТă НОă transПОră tОrmТМ,ă luсnНă ьnă МonsТНОrarОă partТМularТt ţТlОă НОă rОalТгarОă МonstruМtТv ă şТă aă МonНТţТТlorăНОăОбploatarОăaăsТstОmuluТăМomplОбăНОăalТmОntarОăМuăМ lНur .ăMОtoНaăОlaborat ăpОrmТtОăНОăaăstabТlТă valorТlОă optТmalОă aă НОbТtuluТă aРОntuluТă tОrmТМ,ă ţТnсnНă Мontă НОă sМСОmaă НОă МonОбТunОă aă МolОМtoarОloră şТă partТМularТt ţТlorălorăНОărОalТгarОăМonstruМtТv .ăăăă

Cuvinte-cheie: colectorul solar, efТМТОnţa, МТrМulaţТОăПorţat .

Ч - А

А

А. ., А. ., А. .

А . ă ,ă ă ă ă ă ă

ă ă ă .ă ă ă ă

ă ă ă ― ‖ă ă ă . ă

ă ă ă ă ă ă ă ă ă ă

ă ă .ă ă ă ă ă ă

ă ă ,ă ă ă ă ă ,ă ă ăă

ă ă ă ă ,ă ă ă ă ă ă ă ă

ă ă ă ă ă ă ă ă ă

ă . ă ă ă ă ă ă

ă ă ă ă ă ă ă ă ă ă ă

.

.

ă ă ă ă ă ă ( К)ă ă

ă ,ă ă ă ă

. ă ă ă ă ă ă ă ă ă

ă Кă ă ă ă ă ă ă

ă К [1].

ă ă ă ă ă ă ă ă

ă ă ă ă К,ă ă

ă ă .

1.

ă ă ă ă ă ă К,ă ă

ă ă ă .

ă ă К:

 

c

c A Q Q

H     , (1)

ă – ă ă ă ,ă ă ă ,ă / 2

;

А – ă ă ,ă 2;

– ă ă ă ;ă

– ă ă ă ;ă

Qu– ă ,ă ă ă ă ă ,ă ;ă

Q – ă ă ă ă ă ă ,ă .

ă ,ă ă ă ă ă ă ă Qu,

ă ă Кă:





c m

Q_u   _p  , (2)

ăăăm– ă ă ă К,ă / ;ă

— ă ă ,ă /( ăК);ă

1, 2– ă ă ă ă ă ă К,ă ,ăК.

ă ăQ ,ă ă ă ă К:





c

т K A T T

Q    , (3)

ăК– ă ă ă ă К;ă

– ă ă ă ă К,ăК;ă

– ă ă ,ăК.

ă ,ă ă ă ,ă ă ă ă

ă ,ă ă ă ă ă ă ă [2]





















u d W/ F H K T T

q   2       , (4)

ăF = th[p(W – d)/2]/[p(W – d) 2] – ă ;ă

W – ă ă ,ă ;ă

– ă ă ,ăК.

p – ,ă ă ă ă ă ă

ă К





2 _B/ ,

p   , (5)

ă – ă ă ă ă ă ăă ă ,ă /( 2_К);ă

– ă ă ,ă /( К);ăă

– ă ă ,ă .

ă ăqu ă ,ă ă ă ă ă f





B

u d T T

Q    , (6)

ă ă ă ă ,ă ă ă ă(1–5)ă ,ă ă

ă ă ă Д3]ă













R c

u A F H K T T

Q        , (7)

ăăFR– ă ă ă ă К,ă ă ă ă ă

















R m c /K A / exp A K F / m c

F    1      . (8)

К ă ă ăFR ăД2]







 







p

R G c T T / H K T T

F   ₂ ₁   ₁ , (9)

ăăG = m/А– ă ă ă ă ă К,ă /(  2).

К ă ă





































F 1 1    1   , (10)

ă ă ă(10)ă ă ă ă ă ă

Кă ă ă ă ă ă ă ă ă ă

ă ă ă ă .

ă ,ă ă ă ă ă ă ă

ă ă ă ă ă ă ă ă 100ă – 5000ă /( 2_{К),ă ă}

ă ă ă ă ă ă ă .ă

ă ă К ă ă ă ă ă ă ,

ă ă ă ă ,ă ăК ă ă ă ă

[1] ă ă ă ă ă ă ă

ă ă ă ă ă . ă

ă ă ă ă ă ă ă ,ă ă

ă ă ă  =(T2– 1), ă ă Кă ă

Кă .

ă ă ă ă ă ă ă ă

ă К,ă ă ă ă , ă ă

ă ă ă ,ă ă ă

ă ă ă ă ă ,ă ă

ă ă .ă ă ă ă Кă

ă ă ă ă ă ă ă ă .ă

ă ă ă ă ă Кă F ă

ă ă, ă ă ă ăă

ă ăă ă ă ă ă ă .

ă ă ă ă ă ă ă ă

ă ă ă ă ă ăД4]





0 8 0

021

0 _ж, _ж, _{ж c} ,

ж , Re Pr Pr /Pr

Nu     , (11)

ăăRe_жVd/;

V– ă ă ă ă ,ă / ;ă

 – ă ă ,ă 2/ ;ă

Pr – ă .ă

ă (11)ă ă ă ă ă ă ă ă ă

(l/d)ă>ă50.ăЗ ă ă ă ă ă ă ă

=( 1+ 2)/2,ă ă ă ă ă ă ăd.ă Ч ă

Pr ă ă ă ă ă ă .

ă ă ă ă ă ă ă ăă

ă ă ă ă ă ă ă ă ăД4]

– ă ă ă( ă ă 5

10 8

  Gr Pr

Ra );

Nu_ж 1,55



 



– ă - ă ă( ăRaGrPr8105);

Nu_ж 0,15Re_ж0,33Pr_ж0,43Gr_ж0,33





ă ă ă ă ă ă ă ă ă ă ă

ă_BNu/d.

ă .ă 1ă ă ă ă ă ă ă ă

ă ă ă ă ă Кă ă ă ă

ă ăG ( 3/ ),ă ă ă ă ă ăG = G/А,

3_{/( } 2

). К ă ă ă ă Кă ă ă6,ă ă ăl = 1

,ă ă d=ă0,01ă ,ă ă ă ăW=ă0,15ă ,ă ă

ă ăF =ă0,94,ă ă ă– .

2.

ă ă ă ă Кă ă ă ă ă

ă ă ă ă ă ( .ă 1) ă

ă ă ă К ă ă ă ă

ă ă .ă

. 1. я я 3- я К

ă .ă 2 ă ă ă ă ă

ăF ă ă ăăFR ă ă ă ,ă ă

ă ă ăG ă ă ă ă Кă ă

ă ă .ă З ă ă ă ă ă ă ă

V=4G/(dn)=0,01ă / ,ă ă ă ă ă ăG=18 10-3

3_{/( } 2_{),ă ă ă ă –6ă .}

ă ă ă ă ă ( .ă 3)ă ă

ă ă  ă ă ă ă ă ă

ă ă ă ă ă ă .

. 2. З F FR

я К d = 0,01 = 40

3. А

ă ă ă ,ă ă ă Кă ă ă ă

,ă ă ă ă ă ă ă V=0,01…0,03ă / ă

ă ă ă ă ă F=0,8…0,85,ă ă

ă ă ă ă ă FR=0,68…0,8.ă ă ă

ă ă =200…300ă /( 2_{К),ă ă ă ă =8…12 .}

ă ă ă ă ă ă ă ă ă ă ă ăFR [5, 6]

 







 





_CK F_R 1 K T_B T_A /H_c .

ă ă ă ă ă ăFR К ă ă ă~30ă %,ă ă

ă ă ă ă ă Кă ă ă ă ă ă10ă ă ă ,ă

ă ă ă ă ă Кă ă ă ă[7] .

. 3. З  

я К d = 0,01 = 40

ă ă Кă ă ă ă

ă ăăF =ă0,95,ă ă ă ă ă ă ă ă

ăFR=0,95,ă ă ă ă ă ă ă ă ă

ă ă ă ă ă=ă1 ,ă ă ă ă ă

ă [8].

ă ă ă ă ă ă

ă ă ă ă ă ă ,ă ă ă

ă ă ă К,ă ă ă ă ă [9].

.

ă ă ă ă ă ă

ă ă ă ă ă

ă ă ă ă ă ,ă ă ă

ă ă ă ă ă ,ă ă ă

ă ,ă ă ă ă

ă ă ă ă .

ă ă ă ,ă ă ă ă ă

ă ă ă ă ă ă

ăF = 0,8 – 0,85,ă ă ă ă ă ă ă ă FR = 0,68 –

0,8. ă ă ă ă ă ă ă ă ă ,ă

ă ă 10 ,ă ă ă ă

ă ă . ă ă

ă ă ă ă ă ă ă

ă ă ă ă F =ă 0,95,ă ă ă ă ă ă

ă ă FR =ă 0,95,ă ă ă ă ă ă ă

ă ă ă ,ă ă ă ă

[1] Harchenko N.V. Individualinye solnechnye ustanovki – .: Energoatomizdat, 1991. – 208 s. (in Russian)

[2] Daffi D. ., Bekman U. . Teplovye protsessy s ispolizovaniem solnechnoi energhii. – .: Mir, 1977. – 420 s. (in Russian)

[3] Keyt D., Black U. Osnovy teploperedachi. .: Mir, 1983. – 512 s. (in Russian)

[4] Teploobmennye apparaty holodilinyh ustanovok / G.N. Danilova, S.N.Badanov, .P. Ivanov i dr. – L.: Mashinostroenie, 1986. – 303 s. (in Russian)

[5] Valov .I., B.I.Kazandjan. Sistemy solnechnogo teplosnabjenia. – .: Izd-vo MEI, 1991. – 140 s. (in Russian)

[6] Denisova .E., Novakovsky .V ., Mazur .G. energheticheskaia effektivnosti solnechnyh pristavok k kotlam kombinirovannyh sistem teplosnabjenia // Trudy Odesskogo politehnicheskogo universiteta. —2004. – Vyp. 1(21). – s. 87 – 92. (in Russian)

[7] Denisova .E., Mazurenko .S. Kombinirovannye sistemy teplosnabjenia na baze solnechnyh ustanovok // Ekotehnologhii i resursosberejenie. – 2002. – Nr. 6. – s. 14-19. (in Russian)

[8] Denisova .E., Mazurenko .S., Novakovsky .V. Povyshenie effektivnosti kombinirovannyh sistem teplosnabjenia s solnechnymi pristavkami.– 2003.– Nr. 4 (84). – s. 33–37. (in Russian)

[9] Denysova Alla, Mazurenko Anton. Prospects of use of the combined heat-supply systems at solar collectors //Zeszyty Naukowe Politechnika Opolska. Seria Elektryka, z. 51, N 280/2002, Vol.1.– pp. 141 –150.

.

А . ă

ă ,ă , .ă

ă ă ă

ă ă ă

ă ă

ă ă

.ă ă ă

ă ă ă

ă ă ăă

ă ă

,ă ă

ă .

Email: alladenysova@gmail.com

А

. ă

ă ,ă ,ă

ă ă

ă ă ă

ă ă ă

ă ă

ă .

His research interests includes distributed power generation and microgrid.

Email: antmaz46@gmail.com

А . - ,ă ă ă

ă ă ă ă ă ă ă ă

ă .ă ă ă ă ă ă ă

ă ă .