CC BY
42
Раздел II. Животноводство.
снижение опрокидывающего момента до 18% и увеличение порции загрузки за один прием.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Афанасьев А.В., Максимов Д.А. Обоснование конструкции биоферментатора для обработки отходов животноводства и птицеводства// Совершенствование технологических процессов и технических средств в кормопроизводстве и животноводстве: Сб. науч. трудов. - СПб.: СЗНИИМЭСХ, 1998. - Вып.68.
2. Афанасьев А.В. Повышение эффективности производства удобрений путем оптимизации параметров двухстадийной биоферментации навоза и помета: Афтореф... дис... канд. техн. наук - СПб: СЗНИИМЭСХ, 2000.
Получено 15.06.00.
УДК 631.22:697.7
В.Н. БРОВЦИН, канд. техн. наук
ОПТИМИЗАЦИЯ КОНСТРУКТИВНЫХ И ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ГЕЛИОВОДОПОДОГРЕВАТЕЛЕЙ ДЛЯ ДОИЛЬНЫХ ПЛОЩАДОК.
Представлена математическая постановка задачи оптимизации конструктивных и энергетических параметров гелиоводонагревателей для доильных площадок и приведен пример ее решения для Ленинградской области с использованием программы на ЭВМ.
В связи с ростом энергопотребления в животноводстве более остро ставится вопрос об экономии энергетических ресурсов и изыскания возможности использования возобновляемых источников энергии на тепловые нужды животноводства. Одним из наиболее перспективных направлений решения этой задачи является использо-
155
ISSN 0131-5226. Сборник научных трудов СЗНИИМЭСХ. 2000. Вып. 71.
вание солнечной энергии для горячего водоснабжения и отопления с помощью гелиоводонагревателей.
Горячая вода используется в молочном животноводстве (например, для обмывания вымени коров, для машинной промывки молокопроводов, доильных установок и т.д.), а также при отоплении животноводческих и жилых помещений. Целью настоящей работы является определение конструктивных и энергетических параметров и режимов работы установки теплоснабжения с аккумулированием энергии в часы провала графика нагрузок энергосистемы, при наличии гелиоводонагревателя (системы солнечных коллекторов) в качестве дополнительного источника энергии.
Исходные требования для постановки задачи:
- гелиоустановка используется в качестве дополнительного источника тепла в термоэлектрических системах с аккумулированием энергии в часы провала графика нагрузок, предназначенных для подогрева воды на технологические нужды животноводства;
- гелиоустановка предназначена для работы на открытых площадках. Пространственное размещение солнечных коллекторов должно быть доступным для прямого солнечного излучения. Температура воздуха должна быть не ниже 0 °С. Установка должна работать с мая по сентябрь в дневное время;
- установка должна обеспечивать потребность в горячей воде на технологические нужды животноводства в соответствии с нормами технологического проектирования предприятий КРС (температура воды 50-70 °С при расходе 15 л/сутки на одну молочную корову).
- принцип работы - нагрев воды в коллекторе и ее движение в бак-аккумулятор за счет естественной циркуляции.
Перечисленным требованиям соответствует установка состоящая из термоэлектрического водонагревателя с баком-аккумулятором и системы гелиоколлекторов в качестве дополнительного источника тепла с трубопроводами, представленная на рис.1.
156
Раздел II. Животноводство.
к нагрузке
Рис.1 Водяной емкостной аккумулятор с дополнительным источником тепла
Установка имеет следующие технические характеристики:
- использованы плоские пластмассовые солнечные коллекторы Братского завода отопительного оборудования. Движение теплоносителя в солнечных коллекторах снизу вверх;
- коллекторы соединены параллельно;
- бак-аккумулятор теплоизолирован. Термическое сопротивление тепловой изоляции обеспечивает потери не более 5% суточной производительности гелиоустановки;
- высота подъема бака над верхним краем коллектора - 40 см;
- трубопроводы, отводящие нагретую воду, присоединены к верхней части бака аккумулятора. Предусмотрены соответствующие устройства отвода воды и подпитки;
- коллекторы обращены к полуденному солнцу. Угол наклона равен географической широте местности [1].
Исходя из сказанного, ниже представлена постановка задачи.
Итак, задано:
- количество коров, обслуживаемых на доильной площадке;
- график дойки;
- температура воды;
157
ISSN 0131-5226. Сборник научных трудов СЗНИИМЭСХ. 2000. Вып. 71.
- расход воды на одну корову;
- начальный и конечный месяцы работы гелиоколлекторов;
- средние почасовые изменения температуры воздуха и солнечной радиации за каждый месяц эксплуатации для региона;
- дополнительный источник тепла (электроэнергии) работает в часы провала графика нагрузок.
Определить:
- количество коллекторов, расход воды через коллектор, размеры бака-аккумулятора и мощность основного источника тепла гелиоводоподогревателя, обеспечивающие минимум расхода электроэнергии при обеспечении заданного расхода и температуры нагретой воды.
Таким образом, функционал качества должен иметь экономическую природу. Его вид определим, исходя из экономической эффективности использования солнечных коллекторов в качестве дополнительного источника тепла в установках для горячего водоснабжения с аккумулированием тепла в часы провала графика нагрузок энергосистемы.
За базовое средство приняли термоэлектрический водонагреватель с баком-аккумулятором (например, ВЭТ-200). Новый вариант отличается от старого только наличием гелиоколлекторов. Источник экономического эффекта - стоимость сэкономленной электроэнергии.
Экономическую эффективность нового варианта установки для подогрева воды определили в соответствии с методическими указаниями [2] по формуле:
Эг = АС-З , (1)
где Эг - годовой экономический эффект от применения гелиоколлекторов в качестве дополнительного источника тепла в водонагревателе, руб.; АС- стоимость сэкономленной электроэнергии, руб.
Т
1 к
АС = Цэ j Чк
Т
1 н
где Цэ - стоимость 1 кВт-ч электроэнергии в часы провала графика нагрузки ; qx - тепло, поступающее в бак-аккумулятор от коллекторов, кВт; Тн- начальное время работы коллекторов, месяц, ч;
158
Раздел II. Животноводство.
Тк - конечное время работы коллекторов, месяц, ч; т - время, ч; З - приведенные затраты, обусловленные только наличием гелиоколлекторов, руб.
З = ЕК+И, (2)
где Е - нормативный коэффициент экономической эффективности (Е =0,15 ); К - капитальные вложения, руб.; И - годовые эксплуатационные издержки, руб.
И=Иа+Ит+И0, (3)
где Иа = КА/100 - амортизационные отчисления, руб.;
А - норма амортизации на реновацию и капитальный ремонт (А =11,1%); Ит - отчисления на текущий ремонт; Ит = КР/100; P = 6%; Ио - затраты на оплату труда обслуживающего персонала, руб., Ио = ТсРзп; То- время работы установки, сутки.
Капитальные вложения на создание дополнительного источника тепла включают стоимость коллекторов Коб и затраты на монтаж и наладку Км.
К = Коб+Км, (4)
где Км = 0,1Коб.
Исходя из сказанного, функционал будет иметь вид:
^ к
АС = Цэ J qK {г)$т - З ^ max, r=h/2cR, q^Q, ncN, (5)
Т
где r - радиус бака-аккумулятора, м; h- высота бака-аккумулятора, м; ду - мощность ( тепловая ) установки ( без вклада коллекторов ), кВт; n - количество коллекторов, шт.
Данные по солнечной радиации и радиационному балансу получают на основе материалов актинометрических наблюдений метеорологических станций [3].
На этих станциях измеряется прямая солнечная радиация, поступающая на перпендикулярную к солнечным лучам поверхность (PQr). Количество солнечной радиации, приходящее на горизонтальную поверхность (PQ) зависит от высоты Солнца над горизонтом и может быть получено из соотношения :
159
ISSN 0131-5226. Сборник научных трудов СЗНИИМЭСХ. 2000. Вып. 71.
PQ=PQ«Sin(S), (6)
где 5 - склонение.
Проходя через атмосферу, солнечная радиация частично рассеивается молекулами газов воздуха, твердыми и жидкими частичками. Часть радиации, поступающей на земную поверхность после рассеивания, является рассеянной радиацией (DQ).
Общий приход солнечной радиации на горизонтальную поверхность (Q), состоящий из прямой и рассеянной радиации, определяется из соотношения:
Q = PQ+DQ (7)
Геометрические соотношения, описывающие положение плоскости, определенным образом ориентированной относительно Земли в какой- либо момент времени, и прямого солнечного излучения, то есть положение Солнца относительно этой плоскости, могут быть записаны с помощью ряда углов. В северном полушарии коллекторы ориентируют на Юг, и соответствующее выражение будет иметь вид [4]:
Cos(0) = Cos((p-S) Cos(S) Cos(w)+Sin((p-S)Sin(5), (8)
где в - угол падения прямого солнечного излучения, измеряемый между направлением излучения и нормалью к поверхности; p - широта местности (положительная для северного полушария); 5 - склонение, то есть угловое положение Солнца в солнечный полдень относительно плоскости экватора (положительное для северного полушария); S - угол между рассматриваемой плоскостью и горизонтальной поверхностью (то есть наклон); w - часовой угол, равный нулю в солнечный полдень; каждый час соответствует 15о долготы, причем значения часового угла до полудня считаются положительными, а после полудня - отрицательными (например^ =+15о в 1100 , в 12 и w =-15 в 13 ).
Очевидно, что:
w = 180-(180/12 )т. (8)
Склонение можно определить по формуле Купера [3] .
160
Раздел II. Животноводство.
8 = 23,45 • Sin
360 •284^ 365
(9)
где n - порядковый номер дня года.
Интенсивность солнечной радиации на поверхности коллектора вычисляем по формуле:
Qp = PQ-Cos((6(t)) + DQ. (10)
Большая часть излучения, падающего на матовую черную поверхность коллектора поглощается, повышая его температуру. Поглощательная способность черных поверхностей различных материалов лежит в пределах от 0,8 до 0,98. Оставшаяся часть излучения отражается [5].
Частично энергия этого поглощенного излучения (т.е. тепло) передается путем теплопроводности другими частями тела, а частично отводится обратно в окружающую среду путем конвекции и излучения.
Выведем дифференциальное уравнение тепловых процессов в коллекторе с одинарным стеклянным покрытием на основании баланса тепловых потоков:
Qпогл
Qmn + Q
пот> >
(11)
где Qno^ - часть солнечной радиации, падающей на коллектор, поглощаемая его материалом и теплоносителем, Вт/м2; Qnm - тепловые потери коллектора в окружающую среду, Вт/м2.
С другой стороны:
Qnasn Qp F • фс
(12)
где Qp - интенсивность солнечной радиации, падающей на рабочую поверхность коллектора, Вт/м2.
Применяемая для практических расчетов Qnom формула имеет
вид:
Q* пот
(
F •U
t +1
вх к
2
-1„
v
у
(13)
161
ISSN 0131-5226. Сборник научных трудов СЗНИИМЭСХ. 2000. Вып. 71.
Таким образом, используя формулы (11), (12) и (13) получаем дифференциальное уравнение теплопереноса коллектора:
dtcp C-ср dr
Q р • F-рс •« - F • UI
tex + t к
-
2
Gk • Ce (t к - t вх )
(14)
t
к
2t„
-1
вх ■
Последний член в правой части уравнения (14) учитывает тепло, отдаваемое коллектором баку-аккумулятору.
В (14) использованы следующие обозначения:
F - площадь коллектора ( рабочая ), м2; (рс- поглощательная способность стекла; a - поглощательная способность материала коллектора; U - приведенный коэффициент теплоотдачи поверхности коллектора в окружающую среду, Вт/м2-К; tK - температура воды на выходе коллектора,°С; tex- температура воды на входе коллектора, °С; tH - температура окружающей среды,°С; tcp- средняя температура воды в коллекторе,°С.
С
= С т + С G
у-'М,пК
СМ - массовая теплоемкость материала коллектора, Дж/кг-К; тк - масса коллектора, кг; Св - массовая теплоемкость воды, Дж/кг-К; GK - масса воды, протекающей через коллектор, кг.
Как было отмечено выше, наиболее просты и надежны в эксплуатации "пассивные" гелиоустановки, в которых движение теплоносителя через коллектор осуществляется за счет термосифонного эффекта. Аналитическое исследование этого процесса затруднительно из-за его сложности, вероятно потому нет публикаций по этому вопросу. Однако, проведенные экспериментальные исследования позволили получить его динамическую модель, которая имеет вид:
dr
= -0,673 • G - 3,331-t + 3,242 • t.
(16)
В целях улучшения тепловых режимов гелиоприемников и теплопотребителей, баки-аккумуляторы в современных гелиоустановках работают при значительной степени стратификации, чем обеспечивается, с одной стороны, подача к теплопотребителю наиболее подогретой воды, а с другой - подвод наименее подогретого теплоносителя к гелиоприемникам, что повышает их коэффициент по-
162
Раздел II. Животноводство.
лезного действия. Стратификация имеет место, когда теплоноситель отбирается к теплопотребителям из верхней части, а возврат обратной (подпиточной) воды производится в нижнюю часть бака-аккумулятора.
Для составления уравнений теплопереноса в баке-аккумуляторе воспользовались известной методикой [1]. Согласно этой методике, бак-аккумулятор разбивается на n секций. Приемлемое описание тепловых процессов в баке-аккумуляторе получается при n>2. Примем n=3. Схема бака-аккумулятора с условным разбиением на три секции представлена на рис.2.
^-обр
Рис.2 Водяной бак-аккумулятор, условно разделенный на три
секции
Система дифференциальных уравнений для трехсекционного бака - аккумулятора, с учетом дополнительного источника подогрева, расположенного в верхней секции, и потерь тепла через теплоизолированную поверхность бака, имеет вид:
dtx
dr
dt2
dr
mC
1 I
l— P gk ce (tк - о+p: om ce (t2 - о - l f (ti -1н)+a J (17)
hr PGCb (ti - 12 ) + (1 - P )GCs {tк - 12 ) + P2mGmCe (t3 - 12 ) - L,F, (t2 - t„ ) J
m2Ce
163
ISSN 0131-5226. Сборник научных трудов СЗНИИМЭСХ. 2000. Вып. 71.
dt3
dr
тъСв
р2GkС(t2 -13) + (1-P2)GKC[tK -13) + P3GmCs(to6p -t3)-L3F3(t2 -tH)]:
1
где Li - приведенный коэффициент теплоотдачи с внешней поверхности бака-аккумулятора в окружающую среду, Вт/м2К; mi -масса воды в i-той секции, кг; ti - температура воды в i-той секции бака-аккумулятора, °С; tK - температура воды на выходе из коллектора, °С; tн - температура окружающей среды,°С; to6p - температура подпиточной воды, °С; Qэ - мощность дополнительного источника тепла, кВт; GK - расход воды через коллектор, кг/с; Gm - расход воды на горячее водоснабжение, кг/с; Fi - площадь наружной поверхности i
- той секции, м2; Коэффициенты рк и рт изменяются следующим
образом:
- для первой секции бака-аккумулятора:
рк _ П при Р1 \0 в ос
tK>ti;
р т _ Г 1 при tf>to6p>t2; Р - \ (
0 в остальных случаях; 1 1 \ 0 в остальных случаях;
для второй секции бака-аккумулятора:
РК -{
1 при t1 >tK > t2;
0 в остальных случаях;
Р т
р2
-{
1 при t2 > to6p > t3;
0 в остальных случаях;
- для третьей секции бака-аккумулятора:
Р к — Г1 при t2 >tK >t3;, р т — Л при t3 > to6p;
3 Ш в остальных случаях; 3 Ю в остальных
в остальных случаях.
Таким образом, выражения (14 ,15 и 16) представляют систему урвнений теплопереноса в гелиоустновке, на решениях которой можно получить оптимальные значения ее конструктивных и энергетических параметров при заданных условиях эксплуатации.
Для решения задачи разработана программа на алгоритмическом языке FORTRAN 86.
В программе используются следующие входные данные:
164
Раздел II. Животноводство.
1. Количество коров на доильной площадке.
2. Расход горячей воды на одну корову в сутки (согласно
СНиП).
3. Температура воды в момент ее потребления.
4. График расхода воды в течение суток.
5. Температура подпиточной воды.
6. Среднестатистический почасовой ход прямой солнечной радиации за каждый месяц для региона.
7. Среднестатистический почасовой ход рассеянной солнечной радиации за каждый месяц.
8. Среднестатистический почасовой ход температуры за каждый месяц.
9. Широта местности.
10. Стоимость одного коллектора.
11. Стоимость одного кВт-ч электроэнергии в часы провала графика нагрузки.
12. Норма амортизации на реновацию и капитальный ремонт.
13. Коэффициент отчислений на текущий ремонт.
14. Начальный и конечный месяцы работы установки.
15. График провала нагрузки в энергосистеме.
В результате решения задачи получаем:
- количество коллекторов;
- радиус (высоту) бака-аккумулятора;
- мощность основного источника тепла;
- годовой экономический эффект от использования в установках для подогрева воды гелиоколлекторов.
Расчет с использованием программы провели для доильной площадки на 10 коров в Ленинградской области.
Входные данные:
- суточный расход воды на одну корову - 15 л;
- температура воды 50-70 0С;
- начало утренней дойки 6 ч;
- конец утренней дойки 8 ч;
- начало вечерней дойки 17 ч;
- конец вечерней дойки 19 ч;
- широта местности 60 гр.;
165
ISSN 0131-5226. Сборник научных трудов СЗНИИМЭСХ. 2000. Вып. 71.
- стоимость коллектора пластмассового (полезная площадь 0,8 м2) - 300 руб.;
- стоимость электроэнергии в часы провала графика нагрузок -0,12 руб./кВт-ч;
- усредненные почасовые изменения суточного хода диффузии и прямой солнечной радиации;
- усредненные почасовые изменения суточного хода температуры;
- температура подпиточной воды 12 °С ;
Результаты расчета представлены в таблице.
Результаты расчета конструкционных и энергетических параметров гелиоводонагревателей для доильной площадки на 10 коров в условиях Ленинградской области
Т ТС1 ТС2 ТС3 ТК ТН TBOD ОКК Q GBOD QD PQ DQ
Месяц 5
1,0 64,84 34,40 21,42 6,90 12,00 0,0 0,0 0,0 0,0 1,40 30,01 0,0
2,00 68,33 34,37 21,39 6,60 6.60 12,00 0,0 0,0 0,0 1,40 60,02 0,0
3,00 71,81 34,34 21,37 6,40 6,40 12,00 0,0 0,0 0,0 1,40 96,03 0,0
4,00 71,68 34,31 21,34 6,30 6,30 12,00 0,0 0,0 0,0 0,0 135,04 0,0
5,00 71,56 34,28 21,31 6,40 6,40 12,00 0.0 0.0 0,0 0,0 168,05 7,80
6,00 67,25 32,79 20,24 7,30 7,30 12,00 0,0 37,50 37,50 0,0 183,05 36,01
7,00 66,87 31,36 19,29 32,61 8,40 12,00 0,0 37,50 37,50 1,40 234,07 63,02
8,00 62,77 30,22 18,65 44,52 9,40 12,00 3,01 37,50 37,50 0,0 258,07 90,03
9,00 62,67 30,91 19,10 48,94 10,30 12,00 6,41 0,0 0,0 0,0 282,08 120,03
166
Раздел II. Животноводство.
Продолжение табл.
Т ТС1 ТС2 ТС3 ТК ТН TBOD ОКК Q GBOD QD PQ DQ
10,00 62,57 31,98 19,66 55,41 11,00 12,00 7,46 0,0 0,0 0,0 297,09 150,04
11,00 62,47 33,36 20,39 57,92 11,70 12,00 9,04 0,0 0,0 0,0 303,09 165,05
12,00 62,38 34,90 21,20 60,71 12,10 12,00 9,50 0,0 0,0 0,0 309,09 171,05
13,00 62,28 36,48 22,09 61,78 12,60 12,00 10,00 0,0 0,0 0,0 306,09 177,05
14,00 62,18 37,94 23,03 61,28 12,60 12,00 10,03 0,0 0,0 0, 294,08 172,85
15,00 62,09 39,18 23,94 59,98 12,60 12,00 9,61 0,0 0,0 0,0 282,08 160,85
16,00 61,99 40,07 24,78 56,18 12,50 12,00 8,99 0,0 0,0 0.0 246,07 141,04
17,00 59,43 38,82 23,97 50,95 12.10 12,00 7,71 37,50 37,50 0,0 180,05 120,03
18,00 57,03 37,30 23,13 43,36 11,70 12,00 6,55 37,50 37,50 0,0 114,03 90,03
19,00 54,73 35,68 22,23 36,47 11,10 12,00 4,76 37,50 37,50 0,0 45,01 60,02
20,00 54,64 35,65 22,21 10,00 10,00 12,00 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 29,41
21,00 54,55 35,63 22,19 9,10 9,10 12,00 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0
22,00 54,46 35,60 22,16 8,30 8,30 12,00 0,0 0,0 0.0 0,0 0,0 0,0
23,00 57,97 35,53 22,10 7,40 7,40 12,00 0,0 0,0 0,0 1,40 0,0 0,0
24,00 61,48 35,53 22,10 7,40 7,40 12,00 0,0 0,0 0,0 1,40 0,0 0,0
Месяц 9
1,00 64,13 31,91 20,30 9,40 9,40 12,00 0,0 0,0 0,0 1,40 0,0 0,0
2,00 67,62 31,89 20,28 9,20 9,20 12,00 0,0 0,0 0,0 1,40 0,0 0,0
167
ISSN 0131-5226. Сборник научных трудов СЗНИИМЭСХ. 2000. Вып. 71.
Т ТС1 ТС2 ТС3 ТК ТН TBOD GKK Q GBOD QD PQ DQ
3,00 71,11 31,86 20,26 9,00 9,00 12,00 0,0 0,0 0,0 1,40 0,0 0,0
4,00 70,99 31,83 20,24 8,90 8,90 12,00 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0
5,00 70,87 31,81 20,21 8,80 8,80 12,00 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0
6,00 66,37 30,48 19,27 8,80 8,80 12,00 0,0 37,50 37,50 0,0 30,01 0,0
7,00 65,83 29,20 18,43 16,63 9,10 12,00 0,0 37,50 37,50 1,40 84,02 0,0
8,00 61,61 27,97 17,70 29,96 9,90 12,00 0,0 37,50 37,50 0,0 135,04 24,01
9,00 61,51 28,21 17,86 43,81 10,80 12,00 2,77 0,0 0,0 0,0 189,05 69,02
10,00 61,42 28,89 18,27 46,05 11,70 12,00 6,45 0,0 0,0 0,0 213,06 90,03
11,00 61,32 29,77 18,74 50,69 12,40 12,00 6,93 0,0 0,0 0,0 216,06 111,03
12,00 61,23 30,81 19,31 51,64 12,90 12,00 8,04 0,0 0,0 0,0 219,06 114,03
13,00 61,14 31,88 19,91 53,32 13,30 12,00 8,13 0,0 0,0 0,0 216,06 123,04
14,00 61,04 32,87 20,55 51,88 13,30 12,00 8,40 0,0 0,0 0,0 201,06 120,03
15,00 60,95 33,64 21,14 49,82 13,30 12,00 7,82 0,0 0,0 0,0 186,05 102,03
16,00 60,86 34,14 21,68 45,99 13,10 12,00 7,09 0,0 0,0 0,0 150,04 87,02
17,00 57,77 32,95 20,97 40,63 12,60 12,00 5,90 37,50 37,50 0,0 90,03 69,02
18,00 54,89 31,60 20,25 33,52 11,90 12,00 4,67 37,50 37,50 0,0 36,01 39,01
19,00 52,19 30,30 19,43 27,62 11,10 12,00 2,97 37,50 37,50 0,0 0,0 15,00
20,00 52,11 30,28 19,42 10,60 12,00 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0
21,00 52,03 30,26 19,40 10,20 10,20 12,00 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0
168
Раздел II. Животноводство.
Продолжение табл.
Т ТС1 ТС2 ТС3 ТК ТН TBOD GKK Q GBOD QD PQ DQ
22,00 51,95 30,23 19,38 10,00 10,00 12,00 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0
23,00 55,47 30,21 19,36 9,70 9,70 12,00 0,0 0,0 0,0 1,40 0,0 0,0
24,00 58,98 30,19 19,34 9,50 9,50 12,00 0,0 0,0 0,0 1,40 0,0 0,0
Т - текущее время суток, ч; ТС1 - температура воды в верхней зоне бака-аккумулятора, 0С; ТС2 - температура воды в средней зоне бака-аккумулятора, 0С; ТС3 - температура воды в нижней зоне бака-аккумулятора, 0С; ТК - температура воды на выходе солнечного коллектора, 0С; ТН - температура наружного воздуха, 0С; ТВОД - температура подпиточной воды, 0С; GK - расход воды через коллектор, л/ч; Q - расход горячей воды на технологические нужды, л/ч; GBOD -расход подпиточной воды, л/ч; QД - мощность электронагревателя, кВт; PQ - интенсивность прямой солнечной радиации, Вт/кв.м; ДQ -интенсивность рассеянной солнечной радиации, Вт/м2.
Оптимальное количество коллекторов - 2
Оптимальная высота (диаметр) бака - 1,08 м.
Оптимальная мощность основного источника - 1,40 кВт.
Расход электроэнергии - 1092,0 кВт-ч.
Тепло от коллекторов - 1112.90 кВт-ч.
Критерий оптимизации - 78,31 руб.
Из таблицы следует, что экономическая эффективность использования пластмассовых гелиоколлекторов в качестве дополнительного источника тепла равна -78,3 (отрицательна), что указывает на нецелесообразность использования гелиоколлекторов в качестве дополнительного источника тепла в установках для подогрева воды на доильных площадках.
Тем не менее, следует отметить, что стоимость топливноэнергетических ресурсов постоянно возрастает, поэтому использование гелиоколлекторов для Ленинградской области в перспективе может оказаться целесообразным. Исследования с использованием программы показали, что при применение гелиоколлекторов рассмот-
169
ISSN 0131-5226. Сборник научных трудов СЗНИИМЭСХ. 2000. Вып. 71.
ренного типа возможно при стоимости внепиковой электроэнергии более 0,19 руб./кВт-ч.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.
1. Дж.А. Даффи, У.А. Бекман Тепловые процессы с использованием солнечной энергии. - М.: Мир, 1977.
2. Инструкция о порядке составления расчетов экономической эффективности новых технологий, сельскохозяйственных машин и их комплексов. - Л.:НИПТИМЭСХ НЗ РСФСР, 1978.
3. Справочник по климату СССР. Вып.3. - М.: Гидрометеоиз-дат, 1979.
4. С. Зокалей Солнечная энергия и строительство. - М.: Стройиздат, 1979 - 209 с.
5. А.Д. Лыков Теоретические основы строительной теплофизики. - Минск, 1961.
Получено 19.01.00.
УДК 631.371: 621.311.4
А.П. КАЗИМИР, д-р техн. наук
ПУТИ СНИЖЕНИЯ ЗАТРАТ НА ЭКСПЛУАТАЦИЮ ЭЛЕКТРОПРИВОДА
Перечислены наиболее важные пути снижения затрат на эксплуатацию электропривода.
Низкая надежность электроустановок и необеспечение электробезопасности приводит к значительному ущербу, обусловленному, как правило, необходимостью восстановления работоспособного состояния установок, гибелью людей и животных, а также пожарами. Сельскохозяйственное производство в настоящее время остается одной из наиболее травмоопасных отраслей народного хозяйства. Ежегодно затраты на ремонт сельскохозяйственных электроустановок
170
