CC BY
13СОЛНЕЧНАЯ ЭНЕРГЕТИКА
Солнечные города SOLAR ENERGY
Solar cities
ПРИНЦИПЫ УПРАВЛЕНИЯ ПАРАМЕТРАМИ ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ И ОПТИМИЗАЦИЯ РЕЖИМОВ ТЕПЛОВОЙ ОБРАБОТКИ В ГЕЛИОТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ УСТАНОВКАХ
УДК: 662.997:537.22
А. X. Алиназаров, А. Г. Гулямов
Наманганский инженерно-педагогический институт пр-т Дустлик, 12, г. Наманган, 716003, Республика Узбекистан Тел. (8-3692) 24-48-17; факс: (8-3692) 25-52-93; e-mail:nmpi@uzpak.uz
Сведения об авторе: 1958 г. р., заведующий кафедрой «Строительство инженерных коммуникаций» Наманганского инженерно-педагогического института Республики Узбекистан, кандидат техн. наук, доцент.
Профессиональный опыт: с 1984 г. является руководителем темы № 01.940003734 «Разработка оптимальных моделей экологически приемлемых солнечных теплогенерирующих установок для отдельных отраслей народного хозяйства», руководитель государственного гранта П-7.18 «Гелио-теплохимическая обработка золоцементных композиционных материалов».
Публикации: 120 научных работ, в том числе 10 изобретений, 2 монографии, более 30 статей, опубликованных в международных журналах, учебное пособия «Нетрадиционные источники энергии».
Алиназаров Алишер Хайдаралиевич
Сведения об авторе: 1974 г. р., аспирант кафедры «Строительство инженерных коммуникаций» Наманганского инженерно-педагогического института Республики Узбекистан.
Профессиональный опыт: с 2000 г. участвует в разработке оптимальных моделей теплогенерирующих установок, научный сотрудник государственного гранта П-7.18 «Гелиотеплохимическая обработка золоцемент-ных композиционных материалов».
Публикации: 10 научных статей.
Гулямов Абдурасул Гафурович
In article the principles of management of parameters of the heat-carrier in solar heatgathering installations are considered. The new modes of thermal processing in solar installations are offered.
Анализ работ отечественных и зарубежных исследователей, посвященных разработке конструкций солнечных устройств для нагрева теплоносителя, выявили их основные недостатки: высокую стоимость из-за использования цветных металлов; замерзание воды при отрицательной температуре; коррозия металла; обесцвечивание и оседание в днище частиц красителя в теплоносителе после длительных испытаний; отсутствие чувствительных устройств, генери-
рующие сигналы о состоянии управляемых переменных; неподготовленность солнечных теп-логенерирующих устройств к регулирующим системам, которые принимают сигналы, интерпретируют их и при необходимости производят корректировку на входах технологических камер; несовпадение графиков выработки и потребления расходов тепла [1].
Хорошие результаты показали солнечные коллекторы [2, 3], позволяющие надежно регу-
Статья поступила в редакцию 04.07.2005. The article has entered in publishing office 04.07.2005.
А. X. Алиназаров, А. Г. Гулямов Принципы управления параметрами теплоносителя и оптимизация режимов тепловой обработки в гелиотехнологических установках
лировать температуру и, следовательно, расход теплоносителя. Солнечный коллектор состоит из корпуса, покрытого светопрозрачным стеклянным листом, нижняя часть которого изолирована теплоизоляционным материалом и установлена на регулирующий шарнир. На днище корпуса установлены ячейки — прямоугольные трубы из стеклопрофилита. Нижняя и верхняя части каждой ячейки имеет непроницаемые крышки, склеенные с стеклопрофилитом и снабжены циркулирующими отводными трубками. Ячейки размещены в корпусе в один ряд.
Качественно-количественное регулирование можно осуществить по схеме рис. 1. Датчик температуры 3, установленный на трубопроводе, подающаяся вода дает сигнал электронному блоку 2 и он приводит в движение исполнительный механизм 1 с регулирующим клапаном.
По предлагаемой схеме, использование элементов и систем гидро- и пневмоавтоматики в солнечных теплогенерующих агрегатах зависит от вида «тепловоспринимающего» теплоносителя; характера и структуры теплообрабатывае-мого объекта; схемы присоединения частей и элементов системы; географического положения.
Разработанная солнечная воздушная тепло-генерирующая схема рис. 2 с аккумулятором из твердого наполнителя [4] состоит из: гелиовоз-духонагревателя 1, регулирующих заслонок 2, нагнетателей воздуха 3, аккумулятора тепла с твердым наполнителем 4, технологической камеры гелиообработки 5, дополнительного источника энергии 6.
Рис. 1. Солнечная комбинированная теплогенериру-ющая схема качественно-количественного регулирования: 1 — исполнительный механизм с регулирующим клапаном; 2 — электронный блок сигнала управляемых параметров; 3 — датчик температуры; 4 — рекуперативный теплообъемник количественно-качественного регулирования; 5 — технологическая камера обработки; 6 — технологическая камера использования теплоты для других нужд; 7 — аккумулятор тепла; 8 — гелиоколлектор
При перегреве теплоносителя в солнечном коллекторе 8, идущий в технологическую камеру гелиообработки 5 или помещение, этот клапан приоткрывается, и количество воды, поступающей в рекуперативный теплообъемник 4, уменьшается. В период остановки технологической камеры количество теплоты из солнечного коллектора идет в аккумулятор 7. Установка одновременно работает на камеру гелиообработ-ки и на технологические нужды 6, где в качестве теплоносителя служит вода и воздух.
В качестве теплопередающего теплоносителя в процессе рекуперации использована гассипо-ловая смола, являющаяся отходом основного производства Наманганского масложиркомбина-та и имеющая следующие характеристики: коэффициент лучепоглощения 0,97, теплопроводность 0,15 Вт/мк, плотность 0,9 кг/л, температура кипения 300 °С, теплоемкость 0,23 кДж/кг, объем поглощающего материала на 1 м2 площади коллектора 40 л.
Рис. 2. Солнечная воздушная теплогенерирующая схема с аккумулятором из твердого наполнителя: 1 — гелиовоздухонагреватель; 2 — регулирующие заслонки; 3 — нагнетатель воздуха; 4 — аккумулятор тепла; 5 — технологическая камера гелиотеплохим обработки; 6 — дополнительный источник энергии
Данная схема позволяет повысить экономичность установки исключением конвективных теплопотерь в период остановки. Трубопровод наружного воздуха пропущен через аккумулятор и имеет заслонку на входе и выходе, в зоне аккумулятора трубопровод перфорирован.
Разные комбинации положения заслонок позволяют обеспечить разные режимы работы установки: только гелиообработка; только зарядка аккумулятора; одновременная разрядка аккумулятора и гелиообработка.
Рекомендуемая схема солнечной установки с аккумулятором из твердого наполнителя позволяет исключить конвективные теплопотери в периоды остановки, а также благодаря возможности регулирования режима работы установки обеспечить лучшие условия технологического процесса, т. е. поддерживать температуру гелиообработки в наиболее благоприятном температурном режиме, что повышает качество ге-лио обрабатываемого материала.
Исследованиями установлено, что эффективными показателями обладает солнечная воздушная теплогенерирующая схема (рис. 3) с блоком управления режимами гелиообработки [5], которая содержит технологическую камеру 6, ге-
Солнечная энергетика Солнечные города
И^О
9 □
L
А
У
h-
Рис. 3. Солнечная воздушная теплогенерирующая схема с блоком управления режимами гелиообработ-ки: 1 — трубопровод наружного воздуха с вентилятором; 2 — переключающий клапан; 3 — аккумулятор тепла; 4 — гелиовоздухонагреватель; 5 — генератор колебания; 6 — технологическая камера; 7 — датчик температуры; 8 — блок управления режимов теп-ловлажностной обработки; 9 — вихревой элемент управления давлением и расходом теплоносителя
лиовоздухонегреватель 4, размещенный под ним с образованием промежуточной полости, сообщенной с камерой гелиотеплохимвоздействия, аккумулятор тепла с твердым наполнителем 3 и перфорированными стенками, трубопровод наружного воздуха с вентилятором 1 на входе, одна из ветвей которого подсоединена к гелио-воздухонагревателю, а другая пропущена через аккумулятор и в его полости выполнена перфорированной. Установка снабжена струйным переключающим клапаном 2, подключенным к трубопроводу на выходе вентилятора. Один выходной канал клапана связан с ветвью трубопровода, размещенной в аккумуляторе тепла, а другой с ветвью трубопровода, подсоединенной к гелиовоздухонагревателю. Управляющие каналы струйного переключающего клапана соединены с блоком управления режимами гелиооб-работки 8, связанным генератором колебаний 5, соединенным с технологической камерой, с промежуточной полостью, где расположен вихревой запирающий элемент 9 , с датчиком температуры 7, установленным в технологической камере, и с аккумулятором тепла. Выходной канал вихревого запирающего элемента соединен с технологической камерой.
Солнечная теплогенерирующая схема работает следующим образом.
Режим I. Наружный воздух, нагнетаемый вентилятором, через аккумулятор тепла поступает в гелиовоздухонагреватель, где происходит его нагрев, после чего он поступает в вихревой элемент, который нагнетает его в технологическую камеру, где происходит гелиотеплохимичес-кая обработка композиционных изделий.
Режим II. Наружный воздух, нагнетаемый вентилятором, через переключающий клапан поступает в гелиовоздухонагреватель и через генератор колебаний в технологическую камеру. Установка осуществляет гелиотепловое воздей-
ствие в регулируемом режиме, при превышении температуры (по сравнению с технологической) в технологической камере датчик температуры подает сигнал блоку управления, который переключает поток воздуха на аккумулятор тепла, осуществляя его дополнительную зарядку.
Режим III. Наружный воздух, нагнетаемый вентилятором, через переключающий клапан поступает в гелиовоздухонагреватель, затем через генератор колебаний в аккумулятор тепла. В периоды остановки технологической камеры установка работает только на зарядку аккумулятора тепла.
Режим IV. Наружный воздух, нагнетаемый вентилятором, через переключающий клапан поступает в гелиовоздухонагреватель, затем в генератор колебаний и затем в аккумулятор тепла, в котором твердый наполнитель отбирает часть тепла, после чего поступает в технологическую камеру. Установка осуществляет зарядку аккумулятора и гелиотеплохимическую обработку композиционного изделия.
Установлено, что рассмотренные схемы позволяют устранить трудности, связанные:
- со сложностью транспортировки органического топлива;
- с ограниченностью и ростом стоимости энергии от обычных источников и трудностями, возникающими при добыче и доставки органического топлива.
Таким образом, выше указанные схемы позволяют снизить себестоимость гелиотеплообра-батываемых изделий использованием энерго- и ресурсосберегающих технологических установок, обеспечивающих регулирование режима технологического процесса [6].
Список литературы
1. Алиназаров А. X., Мухиддинов Д. Н. Ге-лиотеплохимтехнлогия производства золоцемен-тных композиционных материалов. Наманган: НИТИ, 1998.
2. Пат. № 4234 Республики Узбекистан, IHDP 9401058.1. Солнечный коллектор/Алина-заров А. X., Атамов А. А., Негматов М. К. // Изобретения. 1997. №1.
3. Пат. № 4929 РФ, МКИ F 24; 2/04, IHDP 9200534.1. Солнечный коллектор/Алиназаров А. X., Мухиддинов Д. Н. // Изобретения. 1998. № 1.
4. А. с. № 1332121 СССР, МКИ F26 В 3/28. Рохлецов Л. П., Алиназаров А. X. // Открытия изобретения. 1987. № 31.
5. Пат. № 4933, МКИ F26 ВО3/28, IHDP.9500385.1. Алиназаров А. X., Мухидди-нов Д. Н., Атамов А. А.
6. Alinazarov A. Kh., Nodirov Zh. M. The effect of calorific power control accuracy on the jper-ation modes of solar heat-genereting plants // Appl. Solar Energy. 2001. Vol. 37, No. 3.
