«Климаттың өзгеруі және жасыл энергетика» «Жаңартылатын энергия көздері. Күн коллекторы»

№ 6 зертханалық жұмыс. Күн коллекторының ПӘК тиімділігінің жылу тасымалдағыш ағынына тәуелділігін анықтау.

Бұл зертханалық жұмыстың мақсаты күн коллекторының ПӘК тиімділігінің параболалық рефлекторы бар коллектор арқылы салқындатқыш ағынына тәуелділігін эксперименттік анықтау болып табылады.

Күн коллекторының негізгі сипаттамасы оның ПӘК тиімділігі болып табылады(). Коллектордың ПӘК тиімділігі коллекторға түсетін күн энергиясы ағынының қанша бөлігі (N_затр), тұтынушыға N_перед жылу түрінде берілетінін көрсетеді:

𝜂 = ^{𝑁перед.} ∗ 100%; (3.6.1)
^𝑁пад.
мұнда, 𝑁_пад.– күн коллекторына түсетін сәулелену қуаты.
𝑁_перед.– берілген қуат.

𝑁_пад. = 𝐹𝑄_ин; Вт (3.6.2)

мұнда, 𝐹 = 3,7 ∙ 10⁻², м² – күн коллекторының шағылыстырғышының проекциялық ауданы;
𝑄_ин, Вт/м² жылу сәулеленуінің қарқындылығы (№1 зертханалық жұмыс бойынша сәулелендіргіштің әрбір биіктігі үшін анықталады);

N_перед = pQC∆t =p C (t_вых-t_вх )

𝜌 = 1000 кг/м³ – судың тығыздығы;

𝑄 = ^𝑉 , ^мл, – шығын;
∆𝑡 с
𝑉, см³ – сұйықтықтың өлшенетін көлемі;
∆𝜏, с – уақыт аралығы;
𝐶 = 4200 ^Дж . – судың меншікті жылу сыйымдылығы;
кг∗℃
∆𝑡 = 𝑡_вых − 𝑡_вх ,°С – Жылу тасымалдағыш температурасының төмендеуі;
𝑡_вых ,°С – Жылу тасымалдағыштың шығу температурасы;
𝑡_вх ,°С – Кіреберістегі салқындатқыштың температурасы.

Егер біз тиімділік ПӘК формуласының алдына N_перед қойсақ, онда біз аламыз

Жылу тасымалдағыштың шығыны күн коллекторының тиімділігінде маңызды рөл атқарады. Жылу тасымалдағыш ағынының жылдамдығының төмендеуі коллектордың шығысындағы температураға әсер етеді. Жылу тасымалдағыштың шығыны неғұрлым аз болса, жылу тасымалдағыштың температурасы соғұрлым жоғары болады. Алайда, жылу тасымалдағыш ағынының мәні төмендеген кезде күн коллекторының түтігінің температурасы жоғарылайды, бұл өз кезегінде күн коллекторының қоршаған ортаға жылу шығынын арттырады. Осылайша, пайдалы жылудың бір бөлігі тұтынушыға жетпей жоғалады. 3.6.3 формуласынан ПӘК тиімділік жылу тасымалдағыштың шығыны мен күн коллекторындағы температураның төмендеуіне байланысты екенін көруге болады, сондықтан коллектордың шығысындағы жоғары температура жылу тасымалдағыштың шығыны азайған кезде күн коллекторының жоғары тиімділігінің көрсеткіші емес.

Жұмысты орындау тәртібі:

1. 
   Сәйкес ауыстырып қосқышты ауыстыру арқылы стендті басқару жүйесінің қуатын қосыңыз 39.
   
2. 
   30 бекіту бұрандасын босатып, сәулелендіргішті мүмкіндігінше төмендетіңіз, 30 бұранданы қатайту арқылы позицияны бекітіңіз.
   
3. 
   КР3, КР4, КР5 крандарын ашыңыз. КР1, КР2, КР6 крандарын және ЗД1 клапанын толығымен жабыңыз.
   
4. 
   «ЖЭК- СК өлшеу» өлшеу бағдарламасын іске қосыңыз, негізгі мәзірден «Зерттелетін құрал» – «Параболалық рефлекторы бар коллекторды» таңдаңыз.
   
5. 
   Сәулелендіргішті көлденең бағыттағыштар бойынша жылжыта отырып 32, оны параболалық шағылыстырғышы бар коллектордың үстіне қойыңыз 28.
   
6. 
   Тиісті 43 ауыстырып қосқышты ауыстыру арқылы сорғыны қосыңыз.
   
7. 
   ЗД1 қақпа клапанын сағат тіліне қарсы ашып, ағын жылдамдығын 15 мл/с-қа тең етіп орнатыңыз. Ол үшін КР 4 кранды жабыңыз. Өлшеу сыйымдылығына EM2 түсетін сұйықтықтың V көлемін өлшеңіз Δτ уақыт аралығында. КР 4 кранды ашыңыз. Деректерді кестеге енгізіңіз, шығынды есептеңіз.
   
8. 
   Жапқыштарды жабыңыз 15, сәулелендіргішті тиісті ауыстырып қосқышпен қосыңыз 41.
   
9. 
   Температура мен берілетін қуаттың өзгеруін тұрақтандыруды күтіңіз. Жазық рефлекторы бар коллекторға кіре берістегі сұйықтық температурасының және параболалық рефлекторы бар коллектордан шығатын сұйықтықтың температурасының мәндерін 3.6. кестеге енгізу. Деректерді түсіру үшін компьютерде өлшеу бағдарламасымен зертханалық жұмыс жасағанда, «Нүктені жою» қатесі болған жағдайда «Нүкте қосу» түймесін басыңыз.
   
10. 
    Сәулелендіргішті өшіріңіз.
    
11. 
    Есептеу: 𝑁_пад. сәулелену қуаты формула бойынша 3.6.2 және пайдалы қуат 𝑁_перед., 3.6.3. формуласы бойынша салқындатқышқа берілген.
    
12. 
    Өлшеу бағдарламасында берілген қуаттың жылу тасымалдағыш ағынына тәуелділігі туралы мәліметтер мен кестені сақтаңыз.
    
13. 
    3.6.4 формуласы бойынша тиімділік ПӘК мәндерін есептеңіз.
    
14. 
    12; 9; 6 және 3 мл/с шығыстардың мәндері үшін 7-13-тармақтарды орындау.
    
15. 
    Коллектордың тиімділігі мен ағынының графигін салыңыз.
    
16. 
    Тиімділіктің ПӘК максималды мәніне сәйкес шығын мөлшерін график бойынша анықтаңыз.
    
17. 
    КР2, КР4, КР5 крандарын ашыңыз. КР1, КР3, КР6 крандары мен ЗД1. клапанын толығымен жабыңыз.
    
18. 
    Сорғыны өшіріңіз.
    

16. 
    Басқару жүйесінің қуатын өшіріңіз. 19.Қорытынды жасаңыз.
    

1. Күн коллекторының ПӘК тиімділігі жылу тасымалдағыштың шығынына қалай байланысты?