CC BY
45
21. Hvorov, YU.A., Astaf'eva, T.N. Fenomenologicheskaya teoriya linejnyh dinamicheskih sistem. Teoreticheskaya fizika.-LAP LAMBERT Academic Publishing . - 2016. - 89 s.
ХворовЮрийАлексеевич - кандидатфизико-математическихнаук, доценткафедрыфизикиТувинскогогосударственногоуниверситета, г. Кызыл, E-mail: khvorov 41@mail.ru.
Khvorov Yurii -PhD, Associate Professor of the Department of Physic, Tuvan StateUniversity, Kyzyl, E-mail: khvorov 41@mail.ru.
Астафьева Татьяна Николаевна - кандидат физико-математических наук, доцент кафедры физики Тувинского государственного университета, г. Кызыл, E-mail: astafeva.tatyana.54@mail.ru.
Astafyeva Tatjana - PhD, Associate Professor of the Department of Physic , Tuvan StateUniversity, Kyzyl, E-mail: astafeva.tatyana.54@mail.ru.
УДК 662.997
ВОДЯНОЙ АККУМУЛЯТОР ТЕПЛА В СОЛНЕЧНЫХ ТЕПЛИЦАХ
Халимов Г.Г., Хайриддинов Б.Э., СадыковЖ.Д.
Каршинский государственный университет, Карши, Узбекистан
WATER BATTERY OF THE HEAT IN SOLAR HOTHOUSE
HalimovG.G., HayiiddinovB.E., SadykovZh.D.
Karshistateuniversity, Karshi, Uzbekistan
Рассмотрен аккумулятор тепла, как теплоаккумулирующий элемент прямого поглощения солнечной радиации в солнечных теплицах.
Ключевые слова:солнечная радиация, аккумуляция, солнечная теплица,
The article considers battery of the heat, as heat cumulation element of direct absorptions thread to solar radiation in solar hothouse.
Key words:solar radiation, cumulation, solar hothouse.
Эффективность солнечной теплицы определяется способностью максимального улавливания солнечной энергии и аккумулирования её тепла при минимальных теплопотерях.
Пассивные системы аккумуляторов тепла прямого улавливания солнечной энергии имеют наименьшую стоимость, большой срок службы и очень низкие эксплуатационные расходы. В таких системах поступающая через светопрозрачные поверхности остекления солнечная радиация поглощается световоспринимающими поверхностями. Теплоаккумулирующая способность солнцеулавливающих элементов зависит от материала, его теплоемкости, массы и места их размещения в теплице. Элементы, поглощающие солнечное излучение, должны размещаться так, чтобы солнечное излучение падало на них не менее 4 часов в день [1]. В качестве теплоаккумулирующего материала наиболее эффективным является использование воды.
Эффективными методами создания водяных аккумуляторов тепла любой емкости и конфигурации является применение пластиковых бутылок (ПБ), заполненных водой [1].
В работе [2] определены оптимальные геометрические параметры солнечной теплицы. Удельная масса и объем теплоаккумулирующих элементов, на 1 м2 остекленной поверхности ориентированной на юг, определяется в зависимости от доли солнечной энергии в покрытии тепловой нагрузки отопления [3].
При известной массе и лучевоспринимающей поверхности упаковки ПБ определяется количество аккумулируемого тепла солнечного излучения [3,4].
Рассмотрим задачу облученности пластиковых бутылок из полиэтилентерефталата (ПЭТ), как элементов водяного аккумулятора тепла[1-5;6], расположенных горизонтально.
При горизонтальном расположении ПБ естественной будет шахматная упаковка, лучевоспринимающей поверхностью будет донная (торцевая) часть ПБ (рис. 1).
Донная облучаемая часть ПБ имеет сложную форму (рис. 2а), поэтому в первом приближении принимаем форму торцевой части в виде шарового сегмента (ШС), эквивалентного по объёму донной части ПБ (рис. 2б).
Рис. 2. Схема к определению геометрически параметров донной части ПБ: а - действительная форма донной части ПБ; б - ШС, эквивалентный по объёму донной части ПБ
Для определения облученности ПБ принимаем следующие геометрические параметры.
Объём ПБ V=1,5 л; диаметр 6=0,093 м, высота Лб=0,32 м. Объём донной части ПБ составляет Vs=89 мл (рис. 2б). Решая уравнение
3
V = п ■ ну(-а2 + н2)/6 (1)
4
относительно высоты ШС получим Л^=0,024 м. Площадь поверхности ШС
= п(н2 + а2/2) = 0,0154 м2;
г=ОА - радиус ШС:
а2 + 4н2 Л Г =-^ = 0, 057 м;
8 н
V
р = ZАОВ - центральный угол ШС определяется по формуле
а
2 sin( р /2 )
-;(2)
откуда получимр = 2 arcsin ^— | = 109о . ¡=АОй - длина дуги ШС:
п ■ г ■ р
I =
= 0,108 м
180
В горизонтальной плоскости угол облученности ШС изменяется в пределах а=0...р (рис. 3).
0>
г =
О
б
Рис. 3. Схема геометрии облученности ПБ в горизонтальной плоскости
Угол между фронтом ШС и направлением солнечных лучей в изменяется симметрично от 0о до 90одо полудня и от 90о до 180о после полудня. Поэтому угол в достаточно рассматривать в интервале от 0о до 90°.
Угол в, при котором угол облученности поверхности ШС составляет р=109о
равен:
в >р/2 = 54,5° .
Азимут цилиндрической поверхности %п, угол между нормалью к-к к поверхности в точке падения луча и нормалью п-п к фронту ПБ, равен:
при в >54,5°-%= % ;
при в <54,5о- %п= %- г = % + а - 90о .(3)
Из треугольника ДАООимеем
ОА2 = АО2 - ОО2 = г2 - ОО2 .(4) В треугольнике ДСВОугол Z СОВ является прямым. Следовательно
ВО = с1шв .(5)
Тогда
ОО = ВО - ВО = г - ВО = г - dsinв .(6)
С учетом (3), (2) примет вид
ОА2 = г2 - (г - С^пв)2 .(7)
После преобразований получим
ОА=^ё эт Р(2г - й эт Р) .(8)
Из треугольника ДАОО получим
sinа = ОА /г = д/й эт Р (2г - й эт Р) /г .(9) Угол в определяется по азимуту Солнца
в = 90 - % ,при 0<%о<90°.(10) Угол облученности цилиндрической поверхности ПБ:
при в >54,5о-а = 109° .(11) при в < 54,5о-а = 109 -агсвт^й эт Р(2г - й эт р) /г) .(11а) Длина дуги цилиндрической поверхности облучения
л • г
1АВ=-« .(12)
180
Угол между нормалью к-к к цилиндрической поверхности в точке падения луча и направлением луча ¡г определяется из ДАОО :
до полудня ¡г = % - %п;(13) после полудня ¡г = %о + %п. Коэффициент полезного действия ПБ определялся соотношением,
П = Опр / Оп,(14)
где Оп - прошедшая в теплицу, падающая на перпендикулярную лучам поверхность Вт/м2;
Опр- суммарная радиация, прошедшая вПБ, Вт/м2.
Как показали эксперименты, как сезонное, так и дневное изменения КПД ПБ п определяются высотой солнцестояния ho. Среднедневные значения КПД ПБ за октябрь-апрель составляют п = 66,3. ..43,4 %.
При горизонтальном расположения ПБ естественной будет шахматная упаковка, лучевоспринимающей поверхности будет донная (торцевая) часть ПБ имеющая сложную форму. Определены геометрические параметры донной части ПБ. Длина дуги цилиндрической поверхности облучения, зависит от угла облученности цилиндрической поверхности ПБ. Зная суммарную радиацию прошедших в ПБ и в теплицу подающих перпендикулярно лучам поверхность определен коэффициент полезного действия ПБ.
Библиографический список
1. Гебхарт Б., Джалурия Й. Свободноконвективные течения, тепло- и массообмен. Кн. 2. -М.: Мир, 1991, -528 с.
2. Хайриддинов Б.Э, Садыков Т.А. Комбинированные гелиотеплицы- сушилки. -Ташкент: Фан, 1992, -184 с.
3. Даффи Дж.А., Бекман У.А. Тепловые процессы с использованием солнечной энергии. -М.: Мир, 1977, -420 с.
4. Тимошенко К. Проточно-накопительный водонагреватель из пластиковых бутылок. Солнце греет воду. www.delaysam.ru. 2007.
5. Халаим Н.Т. Изготовление аккумулятора тепла с непосредственным поглощением солнечной энергии. Проект SPARE. Молдова Ru. htm. 2006 г.
6. Якубов Ю. Н. Аккумулирование энергии солнечного излучения. -Ташкент: Фан, 1981, 104 с.
Bibliograficheskiy spisok
1. Gebxart B., Djaluriya Y. Svobodnokonvektivniye techeniya, teplo- i massoobmen. Kn. 2. -M.: Mir, 1991, -528 s.
2. Xayriddinov B.E, Sadikov T.A. Kombinirovanniye gelioteplitsi- sushilki. -Tashkent: Fan, 1992, -184 s.
3. Daffi Dj.A., Bekman U.A. Teploviye protsessi s ispolzovaniyem solnechnoy energii. -M.: Mir, 1977, -420 s.
4. Timoshenko K. Protochno-nakopitelniy vodonagrevatel iz plastikovix butilok. Solnse greyet vodu. www.delaysam.ru. 2007.
5. XalaimN.T.
Izgotovleniyeakkumulyatorateplasneposredstvennimpoglosheniyemsolnechnoyenergii. Proyekt SPARE. Moldova Ru. htm. 2006 g.
6. Yakubov Y. N. Akkumulirovaniye energii solnechnogo izlucheniya. -Tashkent: Fan, 1981, 104 s.
Халимов Гафур Гуламович- кандидат физико-математических наук, доцент кафедры «Профессиональное образование», Каршинский государственный университет,г. Карши, Узбекистан, E-mail: halimov50@mail.ru
Halimov Gafur - PhD, assistant professor, Department of Professional education, Karshi state university, Karshi, Uzbekistan, E-mail: halimov50@mail.ru
Хайриддинов Ботир Эгамбердиевич-доктор технических наук, профессор кафедры «Физика и методика преподавания физики», Каршинский государственный университет/. Карши, Узбекистан,E-mail: hayriddinov48@umail.uz
Hayriddinov Botir - doctor of the technical sciences, professor, Department of Physics and methods of the teaching physicists, Karshi state university, Karshi, Uzbekistan, E-mail: hayriddinov48@umail.uz
Садыков Жамал Джаббарович- старший преподаватель кафедры«Профессиональное образование», Каршинский государственный университет/. Карши, Узбекистан, E-mail: sadikovjd57@inbox.ru
Sadykov Zhamal - a senior lecturer, Department of Professional education, Karshi state university, Karshi, Uzbekistan, E-mail: sadikovjd57@inbox.ru
