Активное солнечное отопление

Активное солнечное отопление похоже на пассивное солнечное отопление, но это гораздо более сложный процесс, и создает гораздо больше тепла, чем пассивные системы. Активное солнечное отопление обычно состоит из трех составляющих: солнечного коллектора для поглощения солнечной энергии, системы хранения полученой энергии и системы теплообмена для рассеивания тепла в соответствующие места в вашем доме. Активные системы отопления можно разделить на две категории: воздушные системы и жидкие системы.

Различия в активных системах отопления находятся в том, как солнечная энергия накапливается в солнечном коллекторе. Жидкие системы используют жидкость для сбора энергии в солнечном коллекторе, в то время как воздушные системы поглощают энергию с помощью воздуха. Так как солнечные коллекторы обычно устанавливается на крыше здания, то лучше всего разместить выход горячего воздуха в потолке. Система, установленная таким образом смешивает воздух в помещениях здания и к тому-же действует как потолочный вентилятор.

 

 

Солнечные абсорбционные холодильники

 

На широтах менее 45  огромное количество электроэнергии затрачивается на производство холода. На тех же широтах энергия Солнца выдаёт за день до 6 кВт*ч энергии на 1 кв.м. Для сравнения типовой домашний холодильник потребляет
~1 кВт*ч электроэнергии в сутки, а стандартный комнатный кондиционер за сутки потребляет ~8 кВт*ч.

• В компрессионном холодильнике, схема которого показана на левом рисунке, используется механический компрессор 1, который засасывает пары хладагента из испарителя 2, сжимает их и направляет в охлаждаемый окружающим воздухом змеевик конденсатора 3. Между конденсатором и испарителем находится регулировочный вентиль 4, благодаря которому давление в конденсаторе оказывается значительно более высоким, чем в испарителе. Циркулирующий по замкнутому контуру хладагент в конденсаторе при температуре ~ 50°С (при сжатии в компрессоре газ нагревается) сжижается, а в испарителе при температуре -5÷-10°С кипит.

 

 

 

 

Схема абсорбционного холодильника показана справа. Он устроен, в принципе так же, как компрессионный:

холодильную камеру охлаждает хладагент (аммиак), кипящий в испарителе 2, для обратного превращения паров в жидкость служит конденсатор 3. Но вместо механического компрессора, например поршневого, используется так называемый тепловой компрессор, состоящий из абсорбера 5 и генератора 6. Вода, находящаяся в абсорбере, абсорбирует аммиак: 1 л воды при 0°С способен растворить свыше 1000 л аммиака.

Поглощение водой аммиачных паров соответствует такту всасывания поршневого компрессора. В генераторе крепкий водоаммиачный раствор подогревают, изгоняя из него легколетучую компоненту - аммиак, это уже соответствует нагнетательному такту в рабочем цикле поршневого компрессора.

 

Насос 1 перекачивает жидкость с растворённым в ней хладагентом (раствор аммиака в воде). Этот раствор попадает на вход солнечного коллектора-нагревателя 2.

Известно, что растворимость газообразного вещества значительно снижается с повышение температуры. Благодаря этому в солнечном коллекторе 2 из раствора выделяется газообразный хладагент, а растворитель через дроссельный клапан 3 удаляется из коллектора в абсорбер 4. Газообразный хладагент, находящийся под повышенным давлением, поступает в охлаждаемый конденсатор 5, где сжижается, отдавая тепло в окружающее пространство (которое отводится охлаждаемой водой).

Сжиженный хладагент дросселируется в редукционном вентиле 6, при этом температура жидкости значительно падает.

На следующей стадии жидкий хладагент проходит в испаритель 7 и поглощает от низкотемпературного источника тепло, при этом аммиак испаряется. Затем пары аммиака вновь соединяются с растворителем (поглощаются слабым водным раствором) в абсорбере 4. Поскольку процесс растворения экзотермичен, то от абсорбера некоторая часть теплоты отводится наружу (в окружающую среду). Далее рассмотренный цикл непрерывно повторяется.

Ввиду того что жидкость практически несжимаема, работа, затрачиваемая на привод насоса, невелика и система работает, главным образом, за счет энергии, поглощённой в солнечном коллекторе, выполняющем функцию генератора хладагента. Холодильный коэффициент этой системы близок к тому же значению, что и у компрессионных холодильных машин.

Считается, что абсорбционные холодильные установки, использующие низкопотенциальную теплоту, должны в будущем найти более широкое применение (из-за их простоты, отсутствия движущихся частей).

Одним из недостатков схемы с солнечным энергоснабжением может явиться то, что система одновременно потребляет значительное количество охлаждающей воды, которая в отдельных (южных) районах имеется в ограниченных количествах.

17. Солнечные пруды

 

Одним из самых экзотических способов использования солнечной энергии является ее запасание (аккумулирование) в искусственных или естественных водоемах с соленой водой, которые могут рассматриваться как водяные солнечные коллекторы.

Основное условие функционирования подобных систем- наличие градиента концентрации соли по толще воды.

Глубина пруда может изменяться от долей метра до нескольких метров.

Обычно наблюдаются три зоны: сравнительно тонкий поверхностный слой, в котором происходит смешанная конвекция; область со стабилизирующим градиентом плотности, в которой конвекция отсутствует; придонная аккумулирующая зона совместной конвекции.

Через среднюю зону тепло переносится только путем теплопроводности, поскольку в рассматриваемом диапазоне температур вода практически непрозрачна для теплового излучения.

Чаще всего глубина водоемов составляет 2-4 м.
В искусственных водоемах концентрация соли в различных слоях воды регулируется путем введения солевых растворов разной концентрации на различные глубины так, чтобы нижние слои воды обладали максимальным ее содержанием

Под воздействием солнца вода прогревается по всей толще, но в разной степени. Верхние слои прогреваются до меньшей температуры, поскольку они находятся в контакте с воздухом (здесь имеют место повышенная конвекция и дополнительная теплоотдача).

Проникая на дно, солнечные лучи нагревают воду нижних слоев. Конвективные потери здесь сокращаются благодаря наличию градиента плотности (нижние слои хоть и нагретые, но тяжелее за счет соли). У крутосоленого рассола по мере нагрева плотность повышается из-за роста растворимости соли в воде и этот эффект пересиливает действие расширения жидкости.

Поэтому нижние слои воды могут прогреваться значительно сильнее, чем верхние.

Этот эффект позволяет получать в нижних слоях воду с температурой около 100°С, тогда как верхних слоях температура будет не выше температуры окружающего воздуха.

Подсчитано, что водоем площадью 1 кв.км может давать около 60 куб.м воды с температурой до 96°С.

Солнечные пруды могут быть использованы в гелиосистемах отопления и горячего водоснабжения жилых и общественных зданий, для получения технологической теплоты, в системах кондиционирования воздуха абсорбционного типа, для производства электроэнергии.

Солнечные пруды могут быть использованы в гелиосистемах отопления и горячего водоснабжения жилых и общественных зданий, для получения технологической теплоты, в системах кондиционирования воздуха абсорбционного типа, для производства электроэнергии.

Солнечные пруды относятся к классу активных солнечных систем. Существуют проекты больших энергетических установок по производству электроэнергии на базе солнечных прудов.

 

 

В такой установке горячая вода из нижнего слоя III поступает в теплообменник-испаритель с помощью насоса и возвращается снова в свой слой.

В парогенераторе образуется низкотемпературный пар из низкокипящей органической жидкости (например, фреона), который затем поступает в турбину.

Она, в свою очередь, приводит в движение электрический генератор.

После турбины пар направляется в конденсатор, куда насосомтакже подаётся холодная вода из верхнего слоя.

Вся схема работает в замкнутом цикле, позволяя многократно использовать низкокипящую жидкость

 

СЭС на базе солнечных прудов значительно дешевле СЭС других типов, так как они не требуют зеркальных отражателей со сложной системой ориентации, однако их можно сооружать только в районах с жарким климатом. Стоимость производства 1 кВт*ч электроэнергии составляет 0,1 долл.

Отвод теплоты из солнечного пруда может осуществляться либо посредством змеевика, размещенного в нижнем слое жидкости, либо путем отвода жидкости из этого слоя в теплообменник, в котором циркулирует теплоноситель. При первом способе меньше нарушается температурное расслоение жидкости в пруду, но второй способ теплотехнически более эффективен и экономичен.

Эффективность системы во многом зависит от перепада температур между слоями I (верхний) и III (нижний).

На практике существуют такжеп проблемы создания турбин, работающих при сравнительно низких давлениях и температурах.

Для получения требуемых усилий, вращающих генератор, приходится значительно увеличивать их размеры.
Поскольку в газогенератор поступает вода повышенной солёности, возникают трудности с обеспечением коррозионной стойкости данных устройств.

Для создания солнечного пруда нужны концентрированные рассолы.

Однако как природные, так и технические рассолы нужной концентрации имеются в неограниченном количестве.

Например, особого внимания в качестве источника соли для создания солнечных прудов заслуживают потоки соленой воды, вызванные деятельностью человека - так называемые дренажные стоки.

Наиболее крупный из существующих солнечных прудов находится в местечке Бейт-Ха - Арава в Израиле. Он используется для производства электроэнергии. Электрическая мощность энергетической установки, работающей по циклу Ренкина, равна 5 МВт.

Солнечный пруд может служить и аккумулятором теплоты.

Благодаря высокой теплоемкости воды в солнечном пруду за летний сезон накапливается большое количество теплоты, и вследствие низких тепловых потерь падение температуры в нижнем слое в холодный период года происходит медленно, так что солнечный пруд служит сезонным аккумулятором энергии. Теплота к потребителю отводится из нижней зоны пруда.

 

18. Принцип работы и устройство солнечных опреснителей

Во всём мире более 60 процентов дистиллированной воды добывается путём тепловой перегонки солёной морской воды. Такой процесс дистилляции напоминает природный цикл, в котором солёная вода нагревается, испаряется и снова конденсируется, выпадая на землю в виде осадков.

Принцип действия солнечных опреснителей основан также на испарении солёной воды и её последующей конденсации на стенках конуса, изготовленного из прозрачной пластмассы. Сконденсированная вода будет стекать по стенкам к внутреннему жёлобу, в котором она накапливается.

Чтобы увеличить эффективность процесса, подконусное пространство нужно сделать герметичным, так чтобы пары воды не могли выйти наружу, а нагретый воздух также оставался бы внутри, что повышает подконусную температуру как в парнике.

 

 

Опреснитель представляет собой резервуар с водой, имеющую наклонную стеклянную крышу.

Предназначенная для очистки вода набирается в поддон 1, расположенный в нижней части резервуара, где она нагревается за счет поглощения солнечной энергии. Поверхность поддона обычно чернят, так как вода почти беспрепятственно пропускает коротковолновую часть солнечного излучения. В результате нагрева происходит испарение воды.

Поднимаемые вверх конвективным воздушным потоком пары воды частично конденсируются на прозрачной крышке 4 резервуара, имеющей температуру, близкую к температуре окружающей среды, и пресная вода (капли) стекает по наклонной поверхности в водосборник 5. Охлаждённый воздух вновь опускается к поверхности воды, замыкая цикл конвективного движения.

Производительность таких опреснителей сравнительно невелика и составляет 5-10 л пресной воды в сутки с 1 кв.м.

Герметизация с помощью специальных материалов, не разрушающихся под действием солнечного облучения.

Комбинация нескольких опреснителей для увеличения производительности.

Увеличение глубины бассейна позволяет увеличить способность теплового аккумулирования.

Глубина соленой воды в бассейне опреснителя является одним из конструктивных параметров.

При небольшой глубине воды в бассейне суточная производительность сильно колеблется, т.к. процесс дистилляции на ночь прекращается из-за того, что бассейн фактически охлаждается до температуры крыши. Утром холодная соленая вода сначала медленно нагревается и, только когда температура воды достигает примерно 30-40 °С, начинается медленный процесс дистилляции.

Вскоре после полудня скорость процесса достигает максимума. Во второй половине дня производительность установки постепенно снижается, однако медленная дистилляция продолжается еще несколько часов после захода солнца за счет накопленной теплоты.

В глубоководных бассейнах суточное колебание производительности установки существенно уменьшается. При этом в дневное время максимальная температура бассейна достигает лишь 50-55 °С. В дневное время выход дистиллята сравнительно мал, а после захода солнца производительность установки увеличивается за счет снижения температуры крышки при охлаждении атмосферного воздуха вечером и ночью.

Накопленное днем тепло способствует тому, что прроцесс дистилляции продолжается всю нось.

В советское время достаточно производительные водоопреснительные установки работали в Туркменистане:

В Красноводске (теперь Туркменбаши) работали три дистилляционные установки общей производительностью
~ 15 тыс куб.м в сутки, в Шевченко (теперь Актау) – шесть установок общей производительностью ~200 тыс. куб. м. в сутки.

В ряде мест работа солнечной опреснительной установки комбинируется с ветроустановкой, обеспечивающей подъем воды с большой глубины.

Ещё один солнечный опреснитель воды был разработан итальянскими конструкторами специально для регионов, испытывающих проблемы с пресной водой. Это устройство состоит из массивного глиняного основания, на котором установлен воздухонепроницаемый сосуд - испаритель, сделанный из металла, с крышкой, выкрашенной в чёрный цвет для лучшего поглощения солнечных лучей. Воздухонепроницаемый сосуд имеет в центре дна отверстие, в которое вставлена трубка, идущая к глиняному сосуду-накопителю. Применение глины в конструкции этого опреснителя воды позволяет сделать его очень дешёвым в производстве, такой сосуд можно изготовить практически в любой деревне, имеющей гончарный промысел, что важно для развивающихся стран.

При нагревании лучами солнца воздухонепроницаемого сосуда, наполненного грязной или солёной водой, эта вода испаряется и превращается в пар, этот пар проходит по трубке к сосуду-накопителю, проходя через расширительные сопла, находящиеся на конце трубки, пар начинает конденсироваться на стенках сосуда-накопителя. Поскольку сосуд-накопитель находится в тени массивного основания, то это увеличивает эффективность процесса конденсации дистиллированной воды за счёт разниц температур между горячими парами воды и холодными стенками сосуда-накопителя.

 

Солнечный опреснитель воды можно так же использовать для очищения загрязнённой пресной воды, например, взятой из болота или лужи. Очищать таким образом воду, загрязнённую различными химическими веществами нельзя.

19. Принцип работы и устройство солнечных сушилок

Сушка на солнце происходит медленно, и это ограничивает производительность процессов. Ускорение сушки позволяет повысить ее эффективность и может иметь важное значение в экономике отдельных регионов.

Использование воздуха в качестве теплоносителя в солнечных коллекторах позволяет применять данные системы в сушильных установках.

С помощью простейшего солнечного коллектора можно существенно ускорить процесс сушки. Дополнительное применение зеркальных отражателей из полированного металла позволяет получить увеличить коэффициент использования солнечной энергии.

Это ускоряет процесс сушки примерно в 2.5 раза.

• Сушильный шкаф для овощей и фруктов с сушкой без прямого воздействия солнечного света

При необходимости непрерывной работы сушильных установок они должны быть обеспечены тепловыми аккумуляторами. В основном, применяются аккумуляторы, работающие по принципу каменной подушки.

Горячий воздух, проходя через несколько слоев камней с большой теплоемкостью, разогревает их. Это, в свою очередь, позволяет использовать накопленное тепло, прогоняя через данную «каменную подушку» холодный воздух, например, в ночное время.

Продолжительность эксплуатации аккумулятора данного типа зависит от его размеров и теплофизических свойств «каменной подушки». В подобных системах накопленное тепло может сохраняться в течение нескольких суток.

Обезвоживание (сушка) используется в ряде технологий химической промышленности (получение каучука, солей), пищевой (обработка рыбы, фруктов, чая и других сельхозпродуктов), при заготовки дров и др.

ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЙ МАТЕРИАЛ

Солнечные сушилки

mensh - вс, 2003-07-27 10:54

Выбор метода сушки определяется масштабом производства, климатическими особенностями местности, видом высушиваемого материала и стоимостью дополнительной энергии. Подвод теплоты к материалу от сушильного агента может осуществляться конвективным путем или путем излучения, соответственно различают конвективные и радиационные сушилки. В первых продукт контактирует с воздухом, нагретым солнечной энергией, во вторых продукт непосредственно облучается Солнцем, температура в сушилках этого типа достигает 60... 75°С. Могут также применяться комбинированные сушилки, в которых участвуют оба вида теплообмена, но преобладает конвекция, а установка состоит из воздухонагревателя и сушильной камеры с прозрачными стенками.

Естественная сушка сельскохозяйственных продуктов используется повсеместно и с давних пор, при этом продукты расстилают на земле, подвешивают под навесом или размещают на поддонах. При сушке на воздухе незащищенных сельхозпродуктов имеют место большие потери вследствие неполного высушивания, загрязнения, заплесневения, склевывания птицами, повреждения насекомыми, действия осадков.

Применение солнечных установок типа «горячий ящик» повышает эффективность сушки и уменьшает потери продукта. Существенно сокращается время сушки и улучшается качество продукта, в том числе сохранность витаминов. Однако коэффициент использования гелиосушилок для сельского хозяйства, как правило, низкий. В некоторых случаях за год они могут использоваться всего несколько недель. И это, естественно, не способствует достижению высоких экономических показателей солнечных сушилок. В настоящее время экономически целесообразно применять гелиосушилки для сушки сена. Ситуация достаточно благоприятная при сушке древесины, рыбы, при применении солнечных сушилок в прачечных.

Рис. 1. Солнечная сушилка с непосредственным облучением влажного материала:
1 - светопрозрачная изоляция; 2 - платформа для материала; 3 - стенка; 4 - теплоизоляция; 5, 7 - отверстия; 6 - фундамент.

Различают солнечные сушилки с прямым и косвенным действием солнечной энергии. В установках первого типа солнечная энергия поглощается непосредственно самим продуктом и окрашенными в черный цвет внутренними стенками камеры, в которой находится высушиваемый материал. Гелиосушилка этого типа показана на рис. 1. Она имеет верхнюю светопрозрачную изоляцию, перфорированную платформу для размещения высушиваемого материала, боковые стенки (южная стенка — из светопрозрачного материала), теплоизоляцию с отверстиями для поступления воздуха и основание. Для удаления влажного воздуха из гелиосушилки в верхней части северной стенки предусмотрены отверстия. Сушильные установки второго типа содержат солнечный воздухонагреватель и камерную или туннельную сушилку. В камерной солнечной сушилке воздух движется через слой высушиваемого материала, размещенного на сетчатых поддонах, снизу вверх, в то время как в туннельной сушилке материал движется на конвейерной ленте в одну сторону, а воздух движется противотоком в обратном направлении.

Рис. 2. Камерная солнечная сушилка с пленочным воздухонагревателем:
1 - пленочный воздухонагреватель; 2 - воздуховод; 3 - сушильная камера; 4 - решетка; 5 - козырек; СВ и ВВ - свежий и влажный воздух.

Рассмотрим примеры конструктивного выполнения камерных гелиосушилок. Простая сушилка с использованием полимерной пленки может быть изготовлена в соответствии с рис. 2. Она работает на естественной тяге. Воздух нагревается в пленочном солнечном воздухонагревателе и по воздуховоду поступает в нижнюю часть сушильной камеры, где на перфорированных поддонах (сетках, решетках) размещается влажный материал. Нагретый воздух движется в сушильной камере снизу вверх через слой материала и удаляется из камеры через зазор между верхней кромкой и козырьком. Стенки сушильной камеры могут быть теплоизолированы или выполнены из светопрозрачного материала. Пленочный воздухонагреватель изготовляется из полимерной пленки, натянутой на проволочный каркас. Верхняя поверхность нагревателя изготовляется из прозрачной пленки, а нижняя — из черной (рис. 3, а). Его можно также выполнить в виде двух цилиндрических поверхностей - наружной прозрачной и внутренней черной (рис. 3, б).

Рис. 3. Пленочный воздухонагреватель из прозрачной (1) и черной (2) полимерной пленки.

Солнечная камерная сушилка с принудительным дутьем показана на рис. 4. Она включает:

• воздухонагреватель;
• сушильную камеру;
• вентилятор.

Рис. 4. Камерная солнечная сушилка с вентилятором и гофрированным абсорбером воздухонагревателя:
1 - воздухонагреватель; 2 - сушильная камера; 3 - вентилятор; 4 - теплоизолированный корпус; 5 - светопрозрачная изоляция; 6 - абсорбер; 7 - воздуховод; 8 - опора; 9 - козырек.
В теплоизолированном корпусе воздухонагревателя со светопрозрачной изоляцией находится зачерненная лучепоглощающая поверхность из гофрированного металла. Горячий воздух по теплоизолированному воздуховоду поступает в сушильную камеру с перфорированными поддонами для высушиваемого материала, которая установлена на опорах и сверху накрыта козырьком.

На рис. 5 показана еще одна конструкция гелиосушилки с естественным дутьём, отличающаяся типом воздухонагревателя. В корпусе из оцинкованного железа с теплоизоляцией расположены две секции воздушного коллектора матричного типа. В корпусе предусмотрены отверстие для поступления наружного воздуха и светопрозрачная изоляция. Солнечная энергия поглощается в матрице, представляющей собой 2 ряда покрашенных черной краской металлических сеток со стальной стружкой между ними. Ее можно также сделать из нескольких слоев черной сетки. Нагретый воздух поступает в сушильную камеру, которая имеет суживающуюся кверху форму и ряд сеток, на которые укладывается влажный материал. Для подачи воздуха под каждый слой материала в камере предусмотрены вертикальные перегородки, образующие необходимые щели для воздуха. Сверху камера накрыта козырьком.

Рис. 5. Солнечная сушилка с пористым абсорбером воздухонагревателя:
1 - корпус воздухонагревателя; 2 - остекление; 3 - пористая лучепроглощающая насадка; 4 - сушильная камера; 5 - решетка для материала; 6 - перегородка; 7 - козырек.

Описанная гелиосушилка имеет высокую эффективность. КПД коллектора достигает 75% благодаря большому расходу воздуха [0,5 м³/с или 0,13 кг/(с*м²)], а потери давления — до 250 Па. Срок окупаемости — до 5 лет.

Рис. 6. Пленочная солнечная сушилка:
1 - прозрачная полимерная пленка; 2 - черная пленка на настиле для размещения продукта; 3 - теплоизоляция; 4 - боковые стенки.

Простая и дешевая гелиосушилка может быть изготовлена из прозрачной и черной полимерной пленки, стабилизированной к действию ультрафиолетового излучения (рис. 6). На деревянный каркас натянута полиэтиленовая пленка толщиной 0,1 м, а днище представляет собой черную полиэтиленовую пленку (0,1 мм), уложенную на слой шелухи толщиной 75 мм, служащей тепловой изоляцией. Боковые стенки внизу присыпаны землей, длина и ширина коллектора соответственно равны 30 и 4,6 м. Нагретый воздух поступает в цилиндрическую камеру диаметром 1,5 и высотой 1,8 м, в которой размещается 1,75 т сельскохозяйственного продукта (зерна) в несколько слоев толщиной по 150 мм.

Еще одна конструкция высокоэффективной солнечной сушилки для различных сельхозпродуктов показана на рис. 7. Воздушный коллектор изготовляется из отдельных модулей площадью по 5 м², которые в собранном виде образуют панели, устанавливаемые в наклонном положении на крыше сарая. Внутри сарая размещаются:

• горизонтальный желоб или вертикальный бункер для влажного материала;
• вентилятор;
• воздухораспределительная камера.

Рис. 7. Солнечная сушилка с воздухонагревателем модульного типа:
1 - модуль воздухонагревателя; 2 - сушильный желоб; 3 - вентилятор; 4 - воздухораспределитель; 5 - воздуховод.

Панели воздушного солнечного коллектора присоединяются к вентилятору с помощью воздуховода. Лучепоглощающая поверхность воздушного коллектора — пористая матрица, улавливающая солнечное излучение и имеющая чрезвычайно развитую поверхность контакта для нагрева воздуха. Боковые и задняя стенки корпуса из оцинкованного железа имеют тепловую изоляцию. Светопрозрачная изоляция — из специального прочного полимерного материала, устойчивого к ультрафиолетовому излучению, с высокой пропускательной способностью для солнечного излучения.

Обычно модули шириной 4,2 и длиной 2,5 м соединяются последовательно. Две панели длиной по 14,5 м присоединены к одному вентилятору, прогоняющему воздух через этот солнечный коллектор. Так, для гелиосушилки площадью поверхности солнечного коллектора 120 м² достаточно одного вентилятора мощностью 3,5 кВт, производительность сушилки 800 кг сырого или 400 кг высушенного продукта в день при среднедневной плотности потока солнечного излучения 19 мДж/м² в день. Зерно помещается в горизонтальном желобе, продуваемом нагретым воздухом. Аналогичные установки могут быть использованы для сушки кукурузы и других зерновых, листьев табака.

Для сушки зерна в вентилируемом горизонтальном желобе или вертикальном бункере может использоваться нагретый воздух, температура которого всего на 2...3°С (при высоте слоя до 4 м) или на 5...15°С (в слое высотой до 1,5 м) выше температуры окружающей среды. Ограничение высоты слоя обусловлено опасностью конденсации водяных паров в верхней части слоя, особенно в пасмурные дни с высокой влажностью воздуха.

Для сушки зеленых кормов и сена можно использовать следующие методы:

• сушка горячим воздухом (300°С) или теплым (40...80°С);
• проветривание слабо подогретым воздухом (0...10°С);
• вентилирование неподогретым наружным воздухом и сушка сена на земле в естественных условиях.

Расход энергии при сушке сена с использованием солнечной энергии меньше, чем при работе сушилки на жидком топливе, и приблизительно равен расходу энергии при сушке неподогретым воздухом. В системе применяется воздушный коллектор солнечной энергии, в котором температура воздуха повышается на 20°С в яркий солнечный день и на 1°С в пасмурный облачный день. При этом влажность сена снижается на 5% в пасмурный день. В качестве коллектора солнечной энергии могут быть использованы обычной остекленный солнечный коллектор или сама крыша постройки, под которой смонтировано днище солнечного коллектора и вентилятором прогоняется воздух.

Древесину строевого леса можно сушить в теплоизолированной камере объемом 65 м³, в которой на тележке размещается до 10 м³ материала; с помощью вентиляторов осуществляется циркуляция воздуха по замкнутому контуру; воздух нагревается в коллекторе площадью 75 м².

 

Солнечные печи

Солнечная печь в простейшем случае предназначена для приготовления пищи. Она представляет собой параболическое зеркало, способное ориентироваться по отношению к Солнцу (по высоте Солнца и по азимуту).

Солнечная печь — представляет собой простейшее устройство для использования солнечного света для приготовления пищи без использования топлива или электроэнергии.

Принцип работы солнечной печи как и солнечного коллектора основан на парниковом эффекте. Солнечные лучи проникают сквозь стекло, и нагревают черную поверхность внутренней части печи, таким образом происходит нагрев. Поскольку внутренняя часть герметична а стекло препятствует выходу тепла, то температура внутри печи повышается до тех пор пока излучение и приток энергии уравновешивают друг друга. Таким образом температура в печи может достигать 120-150 градусов. Этого достаточно чтобы приготовить кашу, сварить яиц, сосиски.

 

При диаметре зеркала около 1,5м, эффективный коэффициент концентрации k достигает значений 500-1000.

В тропических условиях мощность, получаемая в фокусе такого устройства, составляет 0,5-1 кВт. Этой мощности достаточно для быстрого приготовления пищи.

Возможно использование принципа солнечных печей для плавления металлов и других технологических задач.

Для получения очень высоких температур (свыше 1000°С) обычно используют несколько больших параболических зеркал, размещаемых так, чтобы они имели общий фокус.

В таких системах дополнительно устанавливается также плоское зеркало, так называемый гелиостат, с помощью которого следят за кажущимся движением Солнца и направляют солнечные лучи на неподвижные параболические зеркала, в фокусе которых располагается нагреваемый объект.

В сорока пяти километрах от Ташкента, в Паркентском районе, в предгорьях Тянь-Шаня на высоте 1050 метров над уровнем моря находится уникальное сооружение — так называемая Большая Солнечная Печь (БСП) мощностью в тысячу киловатт. Она расположена на территории Института материаловедения НПО «Физика-Солнце» Академии наук Республики Узбекистан. Таких печей в мире всего две, вторая находится во Франции.

Большая Солнечная Печь предназначена для выработки и концентрации высоких температур, необходимых для различных процессов.

На массив зеркал возложены функции параболического отражателя, а высокий температурный режим в самом фокусе может доходить до 3500 градусов. Причем и регулировать температуру можно с помощью изменения углов наклона зеркал.

Рядом с городком Одейо (Франция) находится здание громадных размеров наполовину состоящее из огромного зеркала. Это – уникальная солнечная печь.

Диаметр солнечного зеркала составляет пятьдесят четыре метра, чего вполне хватает, чтобы расплавлять сталь как кусочек масла на сковородке.

Солнечная печь (Solar furnace) состоит из 10000 вогнутых зеркал, которые отражают и фокусируют солнечные лучи на площадь диагональю всего 40 сантиметров. Диаметр зеркального сооружения составляет 54 метра. Массив зеркал действует как параболический отражатель, концентрируя свет в фокусе. Температура в фокусе такова, будто в это место направлены одновременно 22000 солнц. Она может достигать 3500°C (все зависит от положения зеркал). Солнечная печь используется в промышленных целях. С ее помощью генерируют электричество, плавят сталь, создают водородное топливо и наноматериалы.

Простые солнечные плиты используются следующие основные принципы:

• Концентрация солнечного света: отражающее зеркало из полированного стекла, металла или металлизированной пленки концентратов свет и тепло от Солнца на небольшом участке приготовления пищи, в результате чего более концентрированной энергии и повышения ее тепловой мощности.
• Преобразование света для нагрева: черный или низкой отражательной поверхности пищевых контейнеров или внутри солнечной печи улучшает эффективность превращения света в тепло. Свет поглощения преобразует видимый свет солнца в тепло, существенно улучшить эффективность плита.
• Захват тепла: Важно, чтобы уменьшить конвекцию выделением воздуха внутрь плиты из воздуха снаружи плиты. Полиэтиленовый пакет или плотно закрытой стеклянной крышкой ловушки горячего воздуха внутри. Это позволяет достичь температур на холодных и ветреных дней аналогичные возможным в жаркие дни.
• Парниковый эффект: стекло передает видимый свет, но блокирует инфракрасное тепловое излучение от побега. Это усиливает эффект теплового захвата.

ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЙ МАТЕРИАЛ