CC BY
5УДК 631.544.41:620.92:621.18.064:536.5
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ИЗМЕНЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ВОЗДУХА В СОЛНЕЧНОЙ
УСТАНОВКЕ
Т.А. Файзиев, Ж.Д. Садыков, И.М.Файзуллаев Каршинский инженерно-экономический институт
Аннотация: Для возникновения изменений температуры достаточно условие дг / дН > 0, приведена корреляционная зависимость = вхр(ЬхН) изменения температуры воздуха по высоте солнечной установке.
Ключевые слова: солнечная энергия, солнечная установка, конвекция, температура, влажность.
Введение. В дневное время в период инсоляции, солнечная радиация прогревает внутренние поверхности установки. Естественной конвекцией тепло передается воздушной среде. Эти процессы в замкнутом объеме низкотемпературных солнечных установках (теплицах, сушилках) приводят к температурным изменениям воздуха по высоте конструкции [1-2].
Основная часть. Естественная конвекция приводит к стабилизации изменений температуры, которая определяется убыванием плотности среды по вертикали:
dp/dh < 0 . (1) Влажный воздух рассматривается как смесь идеальных газов, состоящую из сухого воздуха и перегретого пара (при ненасыщенном воздухе) или насыщенного пара (при насыщенном воздухе). В общем виде плотность влажного воздуха среды является функцией p = p(t, р, С) температуры t, давления р и концентрации пара С.
В условиях солнечных установок барометрическое давление принимается постоянным р = const. Тогда зависимость разности плотностей, определяющих Архимедову выталкивающую силу, от совместного действия переноса тепла и концентрации можно представить в следующем виде
Ap = Apt + Apc = po fit (t - th) + po вс (C - Ch) ; (2)
где po = p(t,C) - выбранная плотность среды, относительно которой определяется выталкивающая сила;
ph = p(th, Ch) - рассматриваемая плотность.
В низкотемпературных солнечных установках в процессах переноса, изменение плотности в зависимости от t и C можно принять линейным. Тогда коэффициенты температурного и концентрационного вс расширения среды определяются следующими выражениями:
1 /д^
в t =
Для идеальных газов Из выражений (3) и (3 а) получим
Р
др
~dt
вс
J p,C
1 Р
др
VdO pt
et = 1 / То = 1 / 273,15 .
(3)
(3а)
в
гр -р г-г л
Г О Г у
с С- С .
у V
у
(3б)
ро 273,15;
Если известны температура, давление и относительная влажность воздуха, плотность воздуха определяется следующими выражениями [3-4]:
Р-Л (' Рн
р = ^ЦП . т = 273,15+? ; / = 28,95 - 10,93 - ; (4)
Я Т р
где р - барометрическое давление, Па;
/ - молекулярная масса влажного воздуха, кг/кмоль;
^=8314 Дж/(кмоль К) - универсальная газовая постоянная;
р - относительная влажность воздуха; рн - давление насыщения пара, Па.
В интервале температур Т = 303...343 К давление насыщения [3]
Рн = 4245,29 ехр[5201,3(1/303-1/Т)] . (5)
Влагосодержание воздуха х (г/кг) и концентрация пара С (кг/кг) [3,5]
Рн
х = 0,622 ; С = х / 1000 . (6)
Р - Рн
В соответствии с формулами (4) и (5), с увеличением температуры при (р=свтг плотность воздуха падает практически линейно. Таким образом
др/дг = -grad р (7)
и Архимедова сила
при дг/дк = grad г - направлена вверх; при дг/дк = -grad г - направлена вниз.
При равных условиях г и р плотность сухого воздуха больше плотности водяного
пара.
Аналогично (7) можно записать
др/дС = -grad р (7 а)
и Архимедова сила
при дС/дк =grad С - направлена вверх; при дС/дк = -gradС - направлена вниз.
Температурный градиент плотности сухого воздуха в интервале г = 20...70оС составляет:
др/дг = - 0,0034...0,00494 (кг/м3)/К . (8)
Концентрационный градиент плотности влажного воздуха в интервале С = (10...110)/103 кг/кг ( х = 10...110 г/кг) составляет:
др/дС = - (0,00047...0,01)/103 (кг/м3)/(кг/кг). (8а)
Как видно из (8) и (8а), температурный градиент плотности превышает концентрационный в ~ 10 раз. Поэтому, можно принять, что основное изменение плотности влажного воздуха определяется изменением температуры рк = р(г).
В практических расчетах в формуле (2) можно не учитывать Лрс.
Выводы. Таким образом, для возникновения изменений температуры достаточно условие
дг / дк > 0 . (9)
Соотношения (1) и (9) являются условиями устойчивости изменений температуры, в процессах тепло - и массопереноса в низкотемпературных солнечных установках достаточно учитывать только температурную разность.
Изменение температуры воздуха по высоте можно представить следующей корреляционной зависимостью
(tm х а) ; гн = ^ ехр(Ьх Н) , (10)
- температура воздуха при Н—0 м;
- среднемассовая температура воздуха, измеряемая на высоте Н—1,5...1,7 м; а, Ь -коэффициенты, определяемые экспериментально.
Список использованных источников:
1. Байрамов Р.Б., Рыбакова Л.Е. Микроклимат теплиц на солнечном обогреве. Ашхабад: - Изд-во "Ылым". 1983. 84 с.
2. Джалурия И. Естественная конвекция. -М.: Мир. 1983. -399 с.
3. Исаев С.М. Моделирование и управление температурно-влажностными режимами гелиотеплиц-сушилок: Дисс...канд. техн. наук. Т.: ТГТУ, 1997. с 126.
4. Крум Д. Кондиционирование воздуха и вентиляция зданий. -М.: Стройиздат. 1980. -395 с.
5. Богословский В.Н., Поз М.Я. Теплофизика аппаратов утилизации тепла систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха. -М.: Стройиздат. 1983. -317 с.
Файзиев Тулкун Амирович, кандидат технических наук, доцент, Садыков Жамал Джаббарович, старший преподаватель, тй[кол>]й57@тЬох. ги, Файзуллаев Ихтиёр Мукимович, старший преподаватель, Каршинский инженерно-экономический институт, г. Карши, Узбекистан
DETERMINATION OF AIR TEMPERATURE CHANGES IN A SOLAR
INSTALLATION
Fayziev Tulkun Amirovich, Sadykov Zhamal Jabbarovich, Fayzullaev Ikhtiyor Mukimovich
Abstract: For the occurrence of temperature changes, the following condition is sufficient d / 3h > 0, the correlation dependence th = to exp(bx h) of the change in air temperature along the height of the solar installation is given.
Keywords: solar energy, solar installation, convection, temperature, humidity.
Fayziev Tulkun Amirovich, candidate of technical sciences, associate professor, Sadykov Zhamal Jabbarovich, senior lecturer, sadikovjd57@inbox. ru, Fayzullaev Ikhtiyor Mukimovich, senior lecturer, Karshi Engineering and Economic Institute, Karshi, Uzbekistan
