Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Разработка и исследование модуля солнечной параболоцилиндрической установки с тепловой трубой в качестве теплоприемника Эргашев, Сирожиддин Фаязович

Разработка и исследование модуля солнечной параболоцилиндрической установки с тепловой трубой в качестве теплоприемника
<
Разработка и исследование модуля солнечной параболоцилиндрической установки с тепловой трубой в качестве теплоприемника Разработка и исследование модуля солнечной параболоцилиндрической установки с тепловой трубой в качестве теплоприемника Разработка и исследование модуля солнечной параболоцилиндрической установки с тепловой трубой в качестве теплоприемника Разработка и исследование модуля солнечной параболоцилиндрической установки с тепловой трубой в качестве теплоприемника Разработка и исследование модуля солнечной параболоцилиндрической установки с тепловой трубой в качестве теплоприемника Разработка и исследование модуля солнечной параболоцилиндрической установки с тепловой трубой в качестве теплоприемника Разработка и исследование модуля солнечной параболоцилиндрической установки с тепловой трубой в качестве теплоприемника
>

Данный автореферат диссертации должен поступить в библиотеки в ближайшее время
Уведомить о поступлении

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - 240 руб., доставка 1-3 часа, с 10-19 (Московское время), кроме воскресенья

Эргашев, Сирожиддин Фаязович. Разработка и исследование модуля солнечной параболоцилиндрической установки с тепловой трубой в качестве теплоприемника : Дис. ... канд. технические науки : 05.14.08.-

Содержание к диссертации

Введение

Глава I. Современное состояние исследований по разработке солнечных параболоцилиндрических установок. Постановка задачи

1.1. Разработка исследования и использования солнечных параболоцилиндрических установок (обзор) 8

1.2. Классификация и сравнительная оценка солнечных параболоцилиндрических установок 34

1.3. Постановка задачи 39

Глава 2. Энергетический баланс солнечной параболоцилин-дрической установки

2.1. Выбор принципиальной схемы установки 42

2.2. Основные элементы и выбор геометрических параметров энергетического модуля 50

2.3. Баланс энергии энергетического модуля 53

2.4. Оценка эффективности трубчатого приемника солнечного излучения 61

2.5. Инженерная методика теплового расчета энергетического модуля солнечной параболоцилиндрической установки 72

2.6. Энергетические характеристики параболоцилиндрического концентратора 84

Глава 3. Разработка и экспериментальное исследование теплоприемника - тепловой трубы

3.1. Расчет параметров тепловой трубы 92

3.2. Изготовление тепловой трубы. Экспериментальное исследование тепловой трубы в стендовых условиях

3.3. Оценка перепадов температур,возникающих в тепловых трубчах солнечных параболоцилиндрических установок 119

Глава 4. Экспериментальное исследование решов работы энергетического модуля солнечной установки в натурных условиях

4.1. Конструкция экспериментального модуля солнечной параболоцилиндрической установки 125

4.2. Программа и методика испытаний 130

4.3. Результаты натурных испытаний энергетического модуля солнечной параболоцилиндрической установки 137

Глава 5. Разработка усовершенствованной конструкции модуля солнечной параболоцилиндрической установки. технико-экономические показатели солнечной параболоцилиндрической установки

5.1. Конструкция энергетического модуля

5.2. Технико-экономические показатели солнечной параболоцилиндрической установки 159

5.3. Рекомендации по повышению вффективности солнечных параболоцилиндрических установок 165

Выводы 168

Литература 171

Введение к работе

ХХУІ съезд КПСС поставил задачу': "На основе использования достижений науки и техники... увеличить масштабы использования в народном хозяйстве возобновляемых источников энергии..." [і ] .

В условиях дефицита топлива и непрерывного роста цен на него освоение колоссальных ресурсов солнечной энергии является одной из важнейших научно-технических проблем.

Исследования, проведенные в последние годы, и опыт по разработке и эксплуатации солнечных установок, накопленный в ряде стран, показали возможность и экономическую целесообразность значительно более широкого и разнообразного использования солнечной энергии уже сейчас, на современном уровне технических возможностей.

Широкое использование солнечной энергии во многих районах СССР с благоприятными климатическими условиями (юг Украины, Крым, Северный Кавказ, Закавказье, Южное Поволжье, Казахстан и республики Средней Азии) имеет большое народнохозяйственное значение и поможет в значительной степени решить такие важнейшие проблемы, как экономия топлива в стране и уменьшение загрязнения окружающей среды.

Подсчитано, что массовое внедрение в южных районах СССР установок, работа которых основана на непосредственном превращении солнечной энергии в тепловую с целью ее использования для отопления зданий, горячего водоснабжения, кондиционирования воздуха, сушки сельскохозяйственных продуктов, позволяет сэкономить 15-20 млн. тонн условного топлива в год [2 ].

Значительные успехи в этом направлении могут быть достигнуты при использовании солнечной энергии для обеспечения теплом крупных потребителей в промышленности, коммунальном и сельском хозяйстве, например, существенную часть потребляемого тепла в легкой,

, пищевой, химической, горнообрабатывающей и других отраслях промышленности составляет тепло невысокого потенциала при температуре ниже 300 С. Потребность в нем может быть удовлетворена за счет использования солнечной энергии (например, для получения горячей воды, пара и сухого воздуха).

Одной из основных задач в практике использования солнечной энергии остается преобразование ее в широких масштабах в электроэнергию, которая является качественно более ценным видом энергии, легко транспортируется и преобразуется в любые другие виды энергии. В этом плане существенный вклад в энергетику могут внести крупные солнечные электростанции (СЭС) с термодинамическим циклом, поиск технического решения которых ведется в ряде организаций страны.

В настоящее время наибольшие успехи в преобразовании солнечной энергии в электрическую достигнуты при разработке маломощных автономных энергетических установок прямого преобразования энергии, основанных на фото- и термоэлектрическом методах преобразования. Они отличаются полной автономностью, простотой конструкции, компактностью, способностью работать длительное время без дополнительного обслуживания, надежностью и долговечностью. Это определило перспективу их практического применения в космических аппаратах, а также в качестве источников питания небольшой мощности для автономных потребителей в наземных условиях.

В разработке и практическом применении солнечных установок прямого преобразования энергии достигнуты определенные успехи [ 3, 4, 5, 6] , однако они все еще остаются очень дорогостоящими, что сдерживает применение их в широком масштабе.

Прогресс на пути развития практических разработок по созданию оптимального варианта эффективных солнечных энергетических установок с приемлемыми технико-экономическими характеристиками требует

постоянного усовершенствования сдествующих установок, а также создания и тщательных исследований более совершенных вариантов различных конструктивных схем.

Одним из перспективных направлений утилизации солнечной энергии является создание солнечных установок на базе параболоцилин-дрических концентраторов.

Преобразованию солнечной энергии в тепловую или электрическую с помощью таких установок в последнее время за рубежом уделяется большое внимание. Разработаны и находятся в стадии изготовления установки, вырабатывающие тепло для различных нужд промышленности, коммунального и сельского хозяйства, а также СЭС небольшой мощности.

При разработке солнечных параболоцилиндрических установок целесообразно для транспортировки собранного тепла к потребителю использовать тепловую трубу, являющуюся одновременно приемником солнечного излучения. Такие свойства тепловой трубы, как высокоэффективная теплопроводность, простота конструкции, отсутствие насосов и, следовательно, затрат энергии на перемещение теплоносителя, небольшая стоимость позволяют повысить эффективность и упростить конструкцию параболоцилиндрических установок.

В СССР подобные работы практически только начинают развиваться [?, 8, 9 ] .

В настоящей работе отражена одна из первых попыток создания солнечной модульной энергетической установки на базе параболоци-линдрического отражателя с теплоприемником - тепловой трубой, способной работать при температуре до 300 С.

Полученная в подобных установках энергия может быть использована в сельском хозяйстве, промышленности и быту для различных целей, в том числе для теплоснабжения, получения холода, производства электроэнергии в паротурбинных циклах или в устройствах

прямого преобразования энергии - например, как это сделано в данной работе, для нагрева горячих спаев термоэлектрического генератора, где она непосредственно преобразуется в электроэнергию.

Классификация и сравнительная оценка солнечных параболоцилиндрических установок

Вторая установка (рисЛг20), построенная в штате Аризона, предназначена для выработки электроэнергии [27] ; Работа установки основана на цикле Ренкина. Полученная электроэнергия подается на водоподъемный насос производительностью 90 литров в секунду с глубины 115 м. Поднятая таким образом вода используется для орошения 80 га земли.

Особенностью этих установок является то, что они собраны из небольших горизонтально смонтированных параболоцилиндриче-ских модулей, вращающихся вокруг одной оси. Площадь единичного модуля невелика - 0,36 м . Это позволяет обеспечить достаточную точность изготовления при простой технологии, удобной при серийном выпуске единичных концентраторов. Теплоприемник трубчатого типа, с селективным покрытием и вакуумной прозрачной изоляцией. В работах [26, 2?] обсуждаются экономическая эффективность и сроки окупаемости этих установок.

В Индии в Национальной физической лаборатории разработан ряд конструкций парогенераторов, на основе параболоцилиндриче-ских модулей [28] . На рис.1-21 22 представлены экспериментальные параболоци-линдрические модули двух типов - на рабочую температуру 180 С и 350 С. Теплоприемники представляют собой концентрические трубы $ 30x35 (наружное стекло), пространство между которым вакуумиро-вано до 10 мм рт.ст. Оптическая поверхность изготовлена из мо-лированнрго стекла. Система слежения автоматическая. Сотрудниками Университета в Нью-Мексико и Института солнечных исследований в Coiden, Coiarado (США) разработана конструкция дешевого солнечного водонагревателя для бытовых нужд [29]. Он состоит из концентратора параболоцилиндрического типа и тепло-приемника - тепловой трубы (рисі-23). Тепловая труба является одновременно механической осью вращения и оснащена ребрами, на которых установлены части коллектора: нижняя - отражающая и верхняя - прозрачная, выполненная из пластика. Солнечный отражатель со следящей системой имеет параболическую, а без нее - цилиндрическую форму. Во втором случае предусмотрена ручная система ориентации концентратора. Исследовались тепловые трубы с различными теплоносителями -водой; метанолом и фреоном-П в диапазоне температур от 20 до 100 С. Диаметр тепловой трубы варьировался от 15,8 до 26,6 мм, длина - от 4 до 6 м. Заданная передаваемая мощность тепловой трубы составляет 1,8 кВт и затрачивается на подогрев воды до температуры 60 С в баке-аккумуляторе емкостью 208 литров, расположенном соосно с концентратором. Установлено, что максимальная передаваемая мощность достигается при заполнении 20$ тепловой трубы жидкостью. Оптимальный температурный диапазон для фреона-П - 20-30 С, а для метанола - 20-80 С, что обусловливает его практическое применение. При натурных испытаниях экспериментального модуля солнечного водонагревателя с цилиндрическим концентратором 1,0x3,96 м, (имеющим отражающее покрытие из тонкой 0,1 мм зеркальной пленки) и черноокрашенной тепловой трубы, заполненной метанолом, достигнут максимальный к.п.д. - 46% при рабочей температуре 61 С. Проведено сравнение теоретических к.п.д. коллекторов с трубой, имеющей черное или селективное покрытие. Отмечается, что при рабочей температуре до 100 С разница между ними невелика -1-4$. В физической лаборатории Университета Johns Hop3d.ns (США) разработана оригинальная конструкция параболоцилиндрической установки с теплоприемником - тепловой трубой [30, 31] . Установка может использоваться самостоятельно или как модуль в больших системах. На рис 1-24 показан общий вид параболоцилиндрической установки, предназначенной для приготовления пищи. Оригинальность конструкции заключается в том, что параболо-цилиндрический концентратор, имеющий размеры 0,76x1,22 м, окружен прозрачной оболочкой из поликарбонатной пленки, защищающей его от дефокусировки порывами ветра, толчков, истирания и накопления пыли. Отражающая поверхность покрыта зеркальной пленкой. Теплоприемник, представляющий собой тепловую трубу диаметром 25,4 мм, имеет селективное покрытие и вакуумную прозрачную изоляцию из стекла перикс диаметром 50,8 мм. Теплоноситель -даутерм-А. В установке использован простой и дешевый следящий механизм из биметаллической спирали, работающей под действием прямой солнечной радиации. Установка ориентирована в направлении Север-Юг по широте местности. Отмечено, что такая ориентация установки дает возможность поглощать значительна больше энергии в течение года. К.п.д. установки при геометрических концентрациях 12, 15 и 18 и рабочей температуре тепловой трубы 300 С достигал соответственно 43, 45 и 50$.

Инженерная методика теплового расчета энергетического модуля солнечной параболоцилиндрической установки

Наиболее популярными являются параболоцилиндрические установки со следящим параболоцилиндрическим концентратором с подвижным или неподвижным теплоприемником. Установки подобного типа отличаются не только высокой производительностью, но и малой массой, точностью, а также меньшей стоимостью по сравнению с другими параболоцилиндрическими установками. Это объясняется, в первую очередь, большим количеством солнечной энергии, улавливаемым и передаваемым к теплоприемнику следящим параболоцилиндрическим концентратором.

Конструктивно параболоцилиндрические концентраторы изготовляются относительно небольших размеров. Такой подход обеспечивает применение дешевого механизма слежения с небольшим вращающим моментом и уменьшение ветровых нагрузок, действующих на концентратор.

Основным техническим недостатком установок этого типа является то, что для слежения за Солнцем необходимо перемещать всю массу концентратора. При определенных климатических условиях это может быть связано с проблемами технического обслуживания и потребовать значительных затрат энергии на собственные нужды. В этих условиях параболоцилиндрические установки с фиксированным концентратором и подвижным теплоприемником могут оказаться конкурентоспособными по отношению к следящему концентратору, несмотря на меньшую производительность.

Технологическая простота изготовления цилиндрических концентраторов больших размеров из дешевых строительных материалов (и даже возможность установки отражающих пластин в земляных траншеях, что значительно снижает их стоимость), является преимуществом фиксирвванных концентраторов.

Недостатком таких систем является то, что из-за несовпадения направления солнечных лучей с осевой плоскостью концентратора фокальное пятно получается более размытым, что приводит к увеличению размера теплоприемника и тем самым к повышению тепловых потерь.

В установках со следящим сегментальным концентратором Френеля устранены некоторые конструктивные проблемы, связанные с теплоприемником,воздействия ветровых нагрузок, и упрощено также изготовление параболической поверхности. Это объясняется тем, что в этих установках отражающая поверхность образована множеством следящих параболоцилиндрических сегментов малых размеров, направляющих солнечные лучи в общий фокус. В таких системах можно получить высокие значения степени концентрации солнечной энергии.

В концентрациях параболоцилиндрических установок наиболее широкое применение нашли отражающие поверхности из анодированного зеркального алюминия ( / = 0,75 4 0,85) и посеребренные или алюминизированные стеклянные зеркала ( /?з= 0,8 0,9). Эти материалы обладают высокой отражательной способностью в области солнечного спектра и стабильным коэффициентом отражения при действии атмосферного воздуха и других погодных условий. Основным недостатком этих материалов является их высокая стоимость.

Одним из важных условий сохранения высокого коэффициента отражения является защита отражателей от загрязнения. При загрязнении отражательная способность зеркал может снижаться на 10415$.

В параболоцилиндрических установках, как показано на классификационной схеме, используются подвижные и неподвижные тепло-приемники различной конструкции, прямоточные или работающие по принципу тепловой трубы. Наиболее перспективными считаются селективно покрытые цилиндрические приемники с вакуумной прозрачной изоляцией. Однако такие недостатки, как трудность изготовления, поддержание вакуума, технологические сложности получения качественных и стабильных селективных покрытий, оптические потери в стекле и ненадежность стеклянных оболочек при возможных механических повреждениях, существенно снижают их привлекательность.

По сравнению с цилиндрическими, плоский теплоприемник имеет то преимущество, что он может быть выполнен в виде полости, в которой совмещается высокая поглощательная способность солнечных лучей с низкими потерями на излучение и конвекцию. Недостатком полостных теплоприемников является конструктивная сложность изготовления и большая масса.

С точки зрения эффективности накопления энергии наилучшим для следящих зеркал является двухосевое слежение, но такие системы имеют большую стоимость.

Экваториальная система вращения вокруг одной оси, паралель-ной оси Земли, позволяет применять более простой и дешевый механизм вращения (в том числе с помощью простейшего механизма, обеспечивающего скорость I об/сутки). Однако с увеличением широты местности стоимость установки возрастает за счет увеличения и усложнения конструкции опор.

Более простым, но менее эффективным методом является слежение вокруг одной горизонтальной оси, ориентированной на Восток-Запад. Профиль установки в такой схеме относительно низкий. Хотя среднее дневное перемещение концентратора установки довольно невелико, неравномерность вращения требует специальной автоматической системы слежения.

Оценка перепадов температур,возникающих в тепловых трубчах солнечных параболоцилиндрических установок

В связи с разработкой солнечных энергетических систем на базе параболоцилиндрических концентраторов энергии в США, Японии, Италии, Франции и ряде других стран проведен ряд исследований, касающихся условий поглощения лучистой энергии и теплопередачи в трубчатом приемнике солнечного излучения с рабочей температурой около 300 С [15, 42, 43, 45, 46, 48, 50-55] . Анализ условий работы такого приемника показал, что заметное снижение тепловых потерь в нем может быть достигнуто при помещении трубы в вакуумированную стеклянную оболочку с одновременным нанесением селективного покрытия на поглощающую солнечную энергию поверхность приемника. При этом вакуум позволяет не только исключить конвективные потери, но одновременно обеспечивает большой срок службы селективного покрытия. Именно такая схема теплоизоляции приемника принята в зарубежных работах.

Учитывая, что создание, а главное, поддержание вакуума в подобных установках представляет собой достаточно сложную задачу, с целью выбора эффективного и надежного варианта теплоизоляции, нами были проведены оценки некоторых других более простых, хотя и несколько менее эффективных, способов снижения потерь (и тепловых, и оптических) в приемнике параболоцилиндрической установки [ 58, 59 J.

Подобные расчеты, проведенные зарубежными авторами [42, 43, 45, 48, 52],выполнены для более узкого круга параметров. Помимо этого, в них отсутствуют оценки оптических составляющих потерь, в значительной степени определяющих эффективность системы.

Нами рассмотрены теплоприемники (рис. 2-9), в которых: -стеклянная оболочка заполнена малотеплопроводным инертным газом, что обеспечивает снижение конвективной составляющей тепловых потерь и защитную среду для селективного покрытия; применена двоиная стеклянная оболочка; с целью снижения оптических потерь стеклянная оболочка просветлена одним из известных методов.

Падающий на приемник отраженный от концентратора поток солнечного излучения частично преобразуется в полезную энергию, а частично теряется в виде оптических и тепловых потерь в среду. Для упрощения задачи тепловые потери с облучаемой и необлучаемой поверхности приемника рассмотрены независимо друг от друга.

Это предположение в значительной мере оправдано вследствие малой теплопроводности стекла, а также в случае вакуумированного приемника, или при защите необлучаемой части приемника изоляционными материалами. Известную роль играют также применяемые обычно по длине приемника ограничительные полосы, разделяющие облучаемую и необлучаемую части. В расчете не учтены также тепловые потери по элементам конструкции.

Вследствие того, что тепловые потери с необлучаемой части могут быть достаточно эффективно снижены одним из известных способов (засыпка изоляционным материалом, использование минералово-локнистых наполнителей, систем экранов), основное внимание уделено тепловым потерям с облучаемой части приемника. Расчет проведен по уравнениям баланса энергии, представленным в 3 гл. П.

Принятые значения параметров : угол раскрытия зеркала 2о.= = 120, диаметр трубы приемника 0?г = 50 мм; диаметры стеклянных оболочек cfc = 80 и 100 мм; поглощательная способность по отношению к солнечному излучению зачерненной и селективной поверхности /L= 0,9; степень черноты зачерненной трубы г= 0,9, селективной = 0,1; степень черноты стекла dc= 0,94; температура окружающего воздуха Т0 = 27 С; скорость ветра V = 5 м/с.

На рис. 2-Ю показаны результаты расчета тепловых потерь с облучаемой поверхности приемника. На этом рисунке можно наглядно проследить постепенное снижение потерь приемника по мере улучшения его тепловой изоляции. Сравнение кривых 2 и 3 показывает, что применение второй оболочки при зачерненном приемнике дает при высоких температурах существенный эффект в снижении тепловых потерь (этот эффект значительно слабее для селективного приемника и здесь не рассматривается). По кривым 2, 4, 5 можно проследить влияние степени черноты приемника т на тепловые потери. Совершенно очевидно, что при высоких температурах этот параметр является одним из определяющих,и его снижение должно быть первоочередной задачей. Кривая 2 соответствует черному приемнику, кривая 4 - приемнику с т = 0,25, т.е.-селективному типа черного хрома, кривая 5 - приемнику с г= 0,1 - селективному типа многослойного интерференционного покрытия.

Тепловые потери при заполнении стеклянной оболочки инертными газами - аргоном, криптоном и ксеноном - а также при вакууми-ровании ее характеризуются соответственно кривыми б, 7, 8 и 9. Все эти кривые получены при -As = 0,9 и т = 0,1. Сравнение их с кривой 5 показывает, что выигрыш в тепловых потерях при замене воздуха инертными газами (особенно ксеноном) весьма существенен. Более того, тепловые потери приемника с ксеноном не намного выше, чем вакуумированного.

Результаты натурных испытаний энергетического модуля солнечной параболоцилиндрической установки

Сравнение кривых 2 и 3 показывает, что применение второй оболочки при зачерненном приемнике дает при высоких температурах существенный эффект в снижении тепловых потерь (этот эффект значительно слабее для селективного приемника и здесь не рассматривается). По кривым 2, 4, 5 можно проследить влияние степени черноты приемника т на тепловые потери. Совершенно очевидно, что при высоких температурах этот параметр является одним из определяющих,и его снижение должно быть первоочередной задачей. Кривая 2 соответствует черному приемнику, кривая 4 - приемнику с т = 0,25, т.е.-селективному типа черного хрома, кривая 5 - приемнику с г= 0,1 - селективному типа многослойного интерференционного покрытия.

Тепловые потери при заполнении стеклянной оболочки инертными газами - аргоном, криптоном и ксеноном - а также при вакууми-ровании ее характеризуются соответственно кривыми б, 7, 8 и 9. Все эти кривые получены при -As = 0,9 и т = 0,1. Сравнение их с кривой 5 показывает, что выигрыш в тепловых потерях при замене воздуха инертными газами (особенно ксеноном) весьма существенен. Более того, тепловые потери приемника с ксеноном не намного выше, чем вакуумированного.

Прозрачная стеклянная оболочка хотя и обладает свойством тепловой изоляции, но вместе с тем она, частично поглощая и отражая солнечные лучи, приводит к определенным потерям энергии (оптическим потерям). Эти потери связаны с оптическими характеристиками стеклянной оболочки и степенью концентрации падающего на приемник потока солнечных лучей. К оптическим потерям относят также потери на неполноту поглощения солнечной энергии поверхностью приемника. Отраженный от нее солнечный поток проходит обратно, частично ослабляясь, сквозь стеклянную оболочку и теряется в окружающей среде.

На рис. 2-ІІ показано, какой процент от падающей на приемник энергии составляют оптические потери в зависимости от пропуска-тельной способности стекла L с и поглощательной способности приемника As Из рис. 2-II видно, что оптические потери приемника могут быть весьма велики. Их роль в тепловом балансе в значительной степени определяется уровнем тепловых потерь приемника и становится тем существенней, чем ниже последние. Так, для вакуумированного селективного коллектора, оптические потери являются преобладающими, в селективном приемнике с аргоном при Тт = 300 С они соизмеримы с тепловыми, в то время как в зачерненном приемнике они в несколько раз ниже по сравнению с тепловыми.

Известна принципиальная возможность повышения эффективности прозрачной изоляции путем специальных обработок стекла, т.е. просветления его поверхности. При этом пропускательная способность стекла с высокого качества может быть увеличена до 0,94-0,95 при снижении отражательной способности с до 0,02 [бО ] .

На рис. 2-12 показаны суммарные (оптические и тепловые) потери приемника при плотности потока прямой солнечной радиации Е0 = 800 Вт/м , отражательной способности зеркала концентратора /?3= 0,75 и геометрической концентрации солнечных лучей /С = 30. Расчет произведен для стекол высокой прозрачности по отношению к солнечному излучению - Гс = 0,9 для непросветленного стекла и с = 0,94 для просветленного стекла. Поглощение в стекле в расчете не учитывалось. Поглощательная способность поверхности приемника в области солнечного спектра As =0,9.

Сравнение рис. 2-12 и рис. 2-Ю показывает, что с учетом оптических потерь разница между вариантами 2 и 3 снижается (вследствие добавления оптических потерь на второй оболочке). Тем не менее при высоких температурах она остается достаточно заметной ( z = 415 Вт/м и 0= 350 Вт/м при Тт = 300 С). Эффект просветления при двух оболочках весьма ощутим, например, при Тт = 300 С за счет просветления потери снижаются с Q, = 360 Вт/м до 0. = 300 Вт/м. Следует заметить, что, в целом, защита зачерненной трубы приемника двумя просветленными оболочками приводит к очень хорошему результату - суммарные потери при Тт = = 300 С составляют # = 300 Вт/м, что для зачерненного приемника является весьма низкой величиной. При этой температуре суммарные потери в вакуумированном селективном приемнике с покрытием высокого качества т4$ = 0,9; г= 0,1 достигают =150 Вт/м в то время, как в селективном с аргоном О, - 225 Вт/м, а в селективном с воздухом Q = 270 Вт/м. Из рисунка видно; также, что несмотря на то, что расчет проведен для стекла высокой прозрачности ( с = 0,9 и с = 0,94), оптические потери в стекле (при принятой концентрации солнечных лучей 30) столь велики, что вплоть до температуры Тт = 80-90 С суммарные потери с открытой поверхности прремника оказываются ниже, чем с поверхности, защищенной стеклом.

Как уже отмечалось, влияние оптических потерь особенно велико, естественно, при низких значениях тепловых потерь. Так, например, в селективном приемнике, стеклянная оболочка которого из просветленного стекла, заполнена ксеноном, суммарные потери #g. могут быть даже ниже, чем в вакуумированном (кривые 8 и 9).

На рис. 2-13 показан к.п.д. приемника солнечной энергии в функции его температуры, рассчитанный для тех же условий. При расчете к.п.д. к суммарным тепловым потерям с облучаемой поверхности добавлены потери с необлучаемой стороны приемника, которая изолирована при одной стеклянной оболочке изоляционным материалом или, в случае вакуумирования.

Похожие диссертации на Разработка и исследование модуля солнечной параболоцилиндрической установки с тепловой трубой в качестве теплоприемника