CC BY
1
РАСЧЕТ ТЕПЛОТЫ СОЛНЕЧНОЙ ГЕЛИОСУШИЛКИ С ВОЗДУШНЫМ ОБОГРЕВАТЕЛЕМ МОДУЛЬНОГО ТИПА
А.Е. Кайрбаева, доктор PhD, ассоциированный профессор
К.К. Мухамадиева, сеньор-лектор
Н.К. Мустамбаев, сеньор-лектор
Ж.Т. Ергалиев, магистрант
Алматинский технологический университет
(Казахстан, г. Алматы)
DOI:10.24412/2500-1000-2024-10-2-101-104
Аннотация. В статье рассматривается методика расчета тепловой энергии, генерируемой солнечной гелиоустановкой с воздушным обогревателем модульного типа. Описываются основные принципы работы таких установок, анализируются параметры солнечного коллектора, такие как площадь поверхности, коэффициент полезного действия и интенсивность солнечного излучения. Особое внимание уделяется расчету теплопередачи в воздушной среде и оценке массового расхода воздуха, что позволяет определить эффективность использования солнечной энергии для отопления и других целей. Представленные данные и расчеты могут быть использованы при проектировании и оптимизации модульных гелиосистем для различных климатических условий и сфер применения.
Ключевые слова: солнечная гелиосушилка, воздушный обогреватель, модульная система, теплопередача, КПД, солнечная энергия, массовый расход воздуха, возобновляемая энергия, агроинженерия, энергоэффективность.
Расчет теплоты солнечной гелиосушилки с воздушным обогревателем модульного типа относится к области использования солнечной энергии для обогрева и требует инженерных расчетов по теплотехнике и проектированию солнечных систем. Солнечные гелиосушилки с воздушным обогревателем используют солнечную энергию для сушки сельскохозяйственной продукции. Такие системы состоят из солнечных коллекторов и камеры сушки, через которую циркулирует нагретый воздух. Основная задача расчета - определить количество тепла, которое установка сможет передать воздуху для эффективного процесса сушки.
Расчет теплоты солнечной гелиосушилки с воздушным обогревателем модульного типа можно обосновать следующими аргументами:
1. Рост интереса к возобновляемым источникам энергии
Мировое сообщество всё больше фокусируется на снижении зависимости от ископаемых видов топлива и уменьшении углеродного следа. Солнечные гелиосушилки играют ключевую роль в развитии чистой энергетики. Применение модульных гелиосистем позволяет интегрировать возобновляемые источни-
ки энергии в сельское хозяйство и другие отрасли с минимальными затратами.
2. Энергоэффективность и экономическая выгода
Использование солнечных обогревателей снижает эксплуатационные расходы на традиционные виды отопления и позволяет сократить затраты на энергию, особенно в регионах с высоким уровнем солнечной радиации. В условиях роста цен на традиционные энергоносители такие системы становятся более выгодными и востребованными.
3. Адаптация к климатическим изменениям
Модульные солнечные гелиосушилки могут быть использованы для повышения энергоэффективности различных процессов в сельском хозяйстве, таких как сушка сельхозпродукции, обогрев теплиц и животноводческих комплексов. Это особенно важно в контексте изменяющихся климатических условий, когда требуется больше тепловой энергии для поддержания стабильной работы агропромышленных объектов.
4. Развитие технологий
Кроме того, технологии быстрого развития требуют постоянного обновления знаний,
большинство современных исследований, патентов и стандартов публикуются на английском языке [7]. Современные инженерные решения в области гелиоустановок постоянно совершенствуются. Модульные системы с воздушными обогревателями легко масшта-
бируются, имеют высокую гибкость и адаптируются к различным условиям эксплуатации. Это делает их актуальными как для частных хозяйств, так и для промышленных объектов.
Рис. 1. Солнечная гелиосушилка с воздушным обогревателем модульного типа 1 - модуль воздухонагревателя; 2 - бункер сушилки; 3 - вентилятор; 4 - воздухораспределитель;
5 - воздуховод.
5. Экологические преимущества
Сокращение выбросов углекислого газа и других загрязняющих веществ благодаря солнечным гелиосушилкам является важным аспектом глобальной борьбы с изменением климата. Внедрение таких систем помогает достичь целей устойчивого развития и выполняет ключевую роль в переходе к экологически чистым технологиям.
6. Универсальность и мобильность
Модульные солнечные системы могут быть
использованы в самых разных климатических условиях и для различных целей: от обогрева жилых помещений до сельскохозяйственных объектов. Это придает дополнительную актуальность данному направлению, особенно для регионов с ограниченным доступом к традиционным источникам энергии.
1. Основные параметры системы
- Площадь солнечного коллектора. Это основной параметр, который определяет количество солнечной энергии, получаемой системой. Площадь коллектора можно рассчитать на основе данных об интенсивности солнечного излучения в регионе установки.
- Коэффициент полезного действия (КПД). КПД солнечного коллектора зависит от его конструкции, материалов, эффективности поглощения солнечного излучения и других факторов.
- Интенсивность солнечного излучения.
Этот параметр зависит от географического положения и времени года. Для расчета используется среднее значение солнечного излучения в ваттах на квадратный метр (Вт/м2) для данного региона.
2. Тепловая мощность гелиосушилки
Тепловая мощность солнечной установки
определяется по формуле:
0= о-л-п
Где:
0 - количество тепловой энергии (Вт),
О - интенсивность солнечного излучения (Вт/м2),
л - площадь солнечного коллектора (м2),
П - КПД установки.
3. Расчет воздушного обогревателя
В модульных солнечных гелиосушилках с воздушным обогревателем тепло передается от солнечного коллектора к воздуху, который циркулирует внутри системы. Для расчета теплоты, переданной воздуху, применяется следующая формула:
Овоздуха ш-Ср-АТ
Где:
Овоздуха - количество тепла, переданное воздуху,
ш - массовый расход воздуха (кг/с),
Ср - удельная теплоемкость воздуха (приблизительно 1005 Дж/(кгК)),
AT - разница температур на входе и выходе из системы.
4. Массовый расход воздуха
Массовый расход воздуха можно рассчитать как:
m=p-V
Где:
р - плотность воздуха (приблизительно 1,2 кг/м3 при нормальных условиях),
V - объемный расход воздуха (м3/с).
5. Температурный баланс и выбор оборудования
Для эффективного использования гелиосушилки важно подобрать такие параметры системы, как теплообменник, скорость циркуляции воздуха, и учесть потери тепла через конструкцию. Также важно учитывать солнечное излучение в зависимости от времени суток и года, что позволит оптимизировать использование солнечной энергии.
Экспериментальный расчет
Площадь солнечного коллектора составляет 10 м2, интенсивность солнечного излучения - 800 Вт/м2, КПД системы - 60% (п=0.6), а разница температур воздуха на входе и выходе - 25°C.
1. Расчет количества тепла, получаемого системой:
2. Для расчета теплоты, передаваемой воздуху, требуется информация о массовом расходе воздуха. Например, если массовый расход воздуха m=0.05 кг/с, а разница температур 25°C:
Qвоздуха=0.05• 1005-25=1256.25 Вт
Таким образом, солнечная установка будет передавать воздуху около 1256 Вт тепловой энергии.
Вывод
Расчет теплоты солнечной гелиосушилки с воздушным обогревателем модульного типа включает в себя определение мощности солнечного коллектора, расчёт КПД системы, теплового потока воздуха и его массового расхода. Правильное проектирование такой системы позволяет эффективно использовать солнечную энергию для отопления или других нужд.
Заключение
Исследование и расчеты, связанные с ге-лиосушилками, способствуют развитию экологически чистой и эффективной энергетики, снижению затрат и поддержанию устойчивого сельского хозяйства. Все эти аспекты подчеркивают актуальность темы и её важность как для научного, так и для практического применения.
Q=G-A-n=800-10-0.6=4800Вт
Библиографический список
1. Рабинович М.Д. Сравнение различных методов представления климатологической информации при расчете производительности гелиосистем // Гелиотехники. - 1986. - № 3. -С. 76-77.
2. Бутузов В.А. нетрадиционные возобновляемые источники энергии в системе теплоснабжения Краснодарского края. - Краснодар: Гидротех, 2015. - 149 с.
3. Tlevlessova D., Medvedkov Y., Kairbayeva A., Nazymbekova A. Mechanisation of the primary processing of watermelons without destroying the rind // Food Science and Technology (Brazil). -2023. - № 43. - e86622. - DOI: https://doi.org/10.1590/fst.86622.
4. Назымбекова А.Е., Медведков Е.Б.,Тлевлесова Д.А., Кайрбаева А.Е. Исследование мякоти арбуза // Вестник Университета Шакарима. Серия технические науки. - 2020. - № 4. - С. 25-28. -[Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://tech.vestnik.shakarim.kz/jour/article/view/101.
5. Современные тенденции в развитии оборудования для переработки бахчевых(преимущественно дыни): монография / Е.Б. Медведков, А.А. Шевцов, М.Е. Кизатова, Ш.А. Назаров, Д.А. Тлевлесова. - LAP LAMBERT Academic Publishing RU, 2020. - 148 с. -[Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://glavkniga.su/book/540443?ysclid=lanum6kbrg387776803.
6. Медведков Е.Б., Назымбекова А.Е., Тлевлесова Д.А., Кайрбаева А.Е., Шамбулов Е.Д. ^арбызды ендеуге арналган кондыргы // Вестник КазНИТУ. - 2020. - № 6 (142). - С. 146-149. -[Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://vestnik.satbayev.university/index.php/journal/issue/view/64/61.
7. Проблемы и возможности английского языка применительно к специальности «Технологические машины и оборудование» / М.Б. Алиева, Ж.Т. Ергалиев, А.Н. Жаханова, М.Е. Мугиын // Архонт. - 2024. - № 5(44). - С. 59-64. - EDN KTGXSJ
8. Ergaliev, Zh.T. Justification and development of a solar dryer for drying fruit and vegetable crops / Zh.T. Ergaliev, N.A. Umbataliev // Исследовательская инициатива - 2024 (19 июня 2024 года). -2024. - P. 101-106. - EDN HYMUGA.
METHODS OF IMPROVING THE LEVEL OF ENGLISH AMONG STUDENTS OF THE ALMATY TECHNOLOGICAL UNIVERSITY
A.Ye. Kairbaeva, PhD, Associate Professor K.K. Mukhamadieva, Senior Lecturer N.K. Mustambayev, Senior Lecturer Zh.T. Yergaliev, Graduate Student Almaty Technological University (Kazakhstan, Almaty)
Abstract. The article discusses the method of calculating the thermal energy generated by a solar solar installation with a modular type air heater. The basic principles of operation of such installations are described, the parameters of the solar collector are analyzed, such as surface area, efficiency and intensity of solar radiation. Special attention is paid to the calculation of heat transfer in the air environment and the assessment of mass air consumption, which makes it possible to determine the efficiency of using solar energy for heating and other purposes. The presented data and calculations can be used in the design and optimization of modular solar systems for various climatic conditions and applications.
Keywords: solar dryer, air heater, modular system, heat transfer, efficiency, solar energy, mass air consumption, renewable energy, agroengineering, energy efficiency.
