Лекция №5. Использование солнца как источника тепловой энергии (продолжение) 


Мы поможем в написании ваших работ!



ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?

Лекция №5. Использование солнца как источника тепловой энергии (продолжение)



Содержание лекции: трубчатые вакуумированные коллекторы, их виды, конструкции и основные параметры.

Цель лекции: изучение устройства и принципа работы трубчатых вакуумированных коллекторов, их основных параметров.

Трубчатые вакуумированные коллекторы

Солнечный вакуумный коллектор имеет значительно меньшие тепловые потери в окружающую среду, поскольку вакуум является идеальным теплоизолятором. Однако достаточно сложно сделать вакуум и удержать его в солнечном коллекторе со временем эксплуатации.

Коллекторы с вакуумной тепловой изоляцией обыкновенно изготавливают из цилиндрических трубок. Вакуумные трубчатые коллекторы обеспечивают, по сравнению с плоскими коллекторами, более высокую эффективность преобразования солнечной энергии и температурные уровни, что позволяет нагреть теплоноситель до температуры порядка 80…100°С

Трубчатая форма в виде колбы наиболее оптимальна для создания и удержания вакуума. Именно поэтому наибольшее распространение в бытовом секторе получили вакуумные трубчатые коллекторы.

Наиболее распространенные солнечные вакуумные трубчатые коллекторы можно классифицировать по двум основным конструктивным особенностям стеклянных трубок и теплового канала, используемых в качестве абсорбера солнечного коллектора:

- по типу стеклянной трубки (коаксиальная, перьевая);

- по типу теплового канала (тепловая трубка «Heat pipe», прямоточная);

Существует два основных типа конструкции стеклянной трубки: коаксиальная трубка и перьевая трубка.

Коаксиальная трубка в соответствии с рисунком 16,a фактически является термосом, представляет собой двойную стеклянную колбу, в пространстве между трубками откачан воздух (создан вакуум). На стенке внутренней трубки нанесено поглощающее покрытие, поэтому передача тепла происходит от самой стеклянной колбы.

Перьевая трубка в соответствии с рисунком 15,б представляет собой одностенную стеклянную колбу.

Вакуум в данной трубке находится в пространстве теплового канала, где часть теплового канала и абсорбера интегрирована внутри самой колбы.

По типу теплового канала солнечные вакуумные трубчатые коллекторы можно разделить на два типа: тепловой канал типа «Heat pipe» и прямоточный тепловой канал.

Солнечный вакуумный коллектор с трубкой типа «Heat pipe» так же известны под названием тепловая труба, занимает большую часть рынка солнечных коллекторов. Схема работы тепловой трубки в вакуумном коллекторе показана в соответствии с рисунком 17.

Принцип работы тепловой трубки основан на том, что в закрытых трубках из теплопроводящего металла (меди или алюминия) находится легкоиспаряющаяся жидкость, перенос тепла происходит за счёт того, что жидкость нагреваясь под действием солнечного излучения, испаряется на нижней части трубки, поглощая теплоту испарения и конденсируется в верхней части (теплосборнике), а затем снова перетекает вниз и процесс повторяется. Теплоноситель через поглотитель отбирает выделяемое тепло.

В вакуумных трубчатых солнечных коллекторах с прямоточным каналом, в соответствии с рисунком 18 теплоноситель непосредственно протекает и нагревается в каждой из трубок коллектора.

 

 

а) б)

Рисунок 16 - Вакуумная коаксиальная колба (а) и перьевая трубка (б)

Рисунок 17 - Схема работы тепловой трубки в вакуумном солнечном коллекторе   Рисунок 18 - Конструктивная особенность солнечного коллектора с прямоточным тепловым каналом  

В соответствии с рисунком 19 вакуумная коаксиальная трубка может сочетаться с тепловым каналом типа «Heat pipe». Данный солнечный вакуумный коллектор является наиболее распространенным ввиду своей дешевизны и простоты замены поврежденных трубок. Эти коллекторы имеет довольно сложный процесс передачи тепла. Тепло передается несколько раз, от стекла к алюминиевому оребрению, а затем от алюминия к самой тепловой трубке и только потом передается теплоносителю гелиосистемы. Поэтому в сочетании с круглой формой абсорбирующей поверхности эффективность солнечного коллектора этого типа невысока. Показатели максимального КПД (оптического КПД "η₀") коллектора до 65%.

Коаксиальная вакуумная трубка так же может быть использована для коллектора с прямоточным тепловым каналом. Данный тип солнечного

вакуумного коллектора получил название коллектор с «U»-образной трубкой.

В данных типах коллекторов, за счет уменьшения количества теплопередач (теплота от алюминиевого слоя передается сразу трубкам, в которых циркулирует теплоноситель гелиосистемы), максимальный КПД может составлять для некоторых моделей до 76%. Недостатком может являться то, что при определенном характере повреждения замены может потребовать весь солнечный коллектор, а не только колба.

В соответствии с рисунком 20 перьевая трубка может сочетаться с тепловым каналом «Heat pipe». Данные солнечные вакуумные трубчатые коллекторы имеют более высокие оптические характеристики, чем коллекторы с коаксиальной трубкой. У некоторых производителей значение максимального КПД достигают 77%. Этому способствуют некоторые конструктивные особенности: плоский абсорбер с непосредственной передачей теплоты к тепловой трубке, а так же один слой стекла, что значительно уменьшает отражение солнечного излучения. Так же удобным является процесс замены поврежденных трубок, не требующий замены всего коллектора и сливания теплоносителя всей гелиосистемы. Наиболее эффективным сочетанием является перьевая трубка и прямоточный тепловой канал.

 

1-стеклянная колба; 2-вакуумная прослойка; 3-медный абсорбер с высокоселективным покрытием; 4 -тепловой канал с легкоиспаряющейся жидкостью Рисунок 19 - Перьевая трубка с тепловым каналом типа "Heat pipe" 1-стеклянная колба; 2 – вакуумная прослойка; 3-медный абсорбер с высокоселективным покрытием; 4- внутренний тепловой канал с теплоносителем (подающий); 5-наружный тепловой канал с теплоносителем Рисунок 20 - Перьевая трубка с прямоточным тепловым каналом

 

Такой солнечный вакуумный коллектор имеет максимальный КПД до 80%. При замене поврежденных трубок требуется сливать теплоноситель всей гелиосистемы. Так же эти коллекторы обладают довольно высокой ценой.

На рисунке 21 показан гелиоколлектор из вауумированных колб с тепловой трубкой, а на рисунке 22 – гелиоустановка с бак-аккумулятором и гелиоколлектором, состоящего из перьевых трубок с прямоточным тепловым каналом.



Поделиться:


Последнее изменение этой страницы: 2016-12-29; просмотров: 329; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы!

infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 3.215.183.194 (0.145 с.)