практические задание по энергоснабжению. ПРАКТИКА-22-УМЛ-финал. Энергосбережение и возобновляемые источники энергии для студентов
 Скачать 440.64 Kb.
|
|
Конвективные потери qконв.. =qлуч./2 (1.7) qконв.. = 4.08*104/2 = 2.04*104Вт/м2 Потери тепла за счет излучения и конвекции q = qконв+qлуч q = 4,08*104+2,04*104 = 6,12*104Вт/м2 Таблица 2
Контрольные задачи: 1. Определить угол раскрытия первого порядка при числе отражений пограничного луча n=3. απ n2 (1.8) 2Время нагрева кулера 1 час. Определить температуру теплоносителя через 0,5 часа, 1 час и 5 часов после начала нагрева, относительно постоянной температуры. Решение: можно использовать формулу (1.1).  Домашнее задание: Хорошо утепленный небольшой дом требует среднего внутреннего потребления тепла Q, кВт. При дополнительном нагреве от света обеспечивается образование внутреннего тепла 200С. Под домом расположен прямоугольный аккумулятор горячей воды, его крышкой служит пол дома S, м2. Батарея теряет тепло в процессе охлаждения с 600 до 400°С в течение τ дней. Потери тепла происходят только через пол.Необходимо найти: глубину судна, м; тепловое сопротивление К/Вт; толщина верхней крышки сосуда, см; плотность энергии, запасенной в аккумуляторе. Решение: Данный:Q = 1кВт; S = 200м2; τ = 100день. Необходимое количество тепла: Qтр = Q*τ*(24час )*[3,6МДж/(кВт*час )] (1.9) Qтр=(1кВт)*(100день)*(24час )*[3,6МДж/(кВт*час )]=8640МДж Су көлемі: m = Qтр/(ρ*с*Т0) 1.10) m = (8640МДж)/[(1000кг/м3)*(4200Дж/(кг*К)*(20К)] = 103м3 Глубина чаши: h = m/S (1.11) h = 103м3/200м2= 0,5м Потеря тепла происходит почти исключительно в верхнем слое контейнера. Есть термическое сопротивление: R = τ*Qтр/{(1.3)*m*(1000кг/м3)*[4200Дж/(кг*К)]} (1.12) R = (100день)*(8640с/день)/{(1,3)*(1033)*(1000кг/м3)* [4200Дж/(кг*К)]} = 0,0154К/Вт. Фактическое тепловое сопротивление r = R*S (1.13) r = 0,0154*200 = 3,1м2К/Вт Теплопроводность изоляционного материала λ = 0,04 Вт/(м*К). Требуемая толщина верхней крышки контейнера d = r*λ (1.14) d = (3,1м2К/Вт)*[0,04Вт/(м*К)] = 0,124м. Плотность энергии, запасенная в аккумуляторе Qтр/m Qтр/m= (8640МДж)/(103м3) = 84 МДж/м3. Таблица 3
Контрольные вопросы: 1. Что такое энергосбережение? 2. Объясните эффективность энергосбережения 3. Назовите виды возобновляемых источников энергии? 4. Объясните важность возобновляемых источников энергии Используемая литература: 1. Бейсакулов Т.Т. Альтернативные и возобновляемые источники энергии : учебно-методическое пособие для магистрантов спец. 6М071800-Электроэнергетика / Т. Т. Бейсакулов. - Шымкент : ЮКГУ, 2014. - 103 с. http://www.lib.ukgu.kz/cgi-bin/irbis64r_01/cgiirbis_64.exe 2.Қойшиев Т.Қ. Жаңғыртылатын энергия көздері : оқулық / Т. Қ. Қойшиев. - Алматы : "Эверо", 2012. - 155 с. (Шифр 6П2/Қ 60-451993) http://www.lib.ukgu.kz/cgi-bin/irbis64r_01/cgiirbis_64.exe 3.Бегімбетова Х.А. Баламалы энергия көздеріне негізделген қондырғылардың энергетикалық көрсеткіштерін есептеу әдістемесі : оқулық / Х. А. Бегімбетова. - Шымкент : ЖШС "Нұрсәт-2 НС" баспасы, 2015. - 200 с. (Шифр 6П2/Б 34-897103) http://www.lib.ukgu.kz/cgi-bin/irbis64r_01/cgiirbis_64.exe 4.Онищенко О. Н. Использование вторичных энергетических ресурсов / Онищенко О. Н., 2020. - 75 c. https://elib.kz/ru/search/read_book/4095 Практическое занятие №2. Расчет поступления солнечной энергии в поверхностный слой. План занятия: прочитать и дать краткие теоретические сведения по использованию солнечной энергии. Цель: Формировать базовые знания о возможности использования солнечной энергии. Задачи: электрификация с технологическими процессами солнечной энергии, экономящими модернизированные энергоресурсы, Компетенция: способность к процессу энергосбережения и эффективного использования солнечной энергии. Умения: - приемы изучения основных видов возобновляемых источников энергии, обработка обсуждаемой на лекции информации с целью раскрытия их темы Компетенция: использование схем в учебной и профессиональной деятельности, приведение примеров. Учащиеся самостоятельно знакомятся с обновленными схемами электроснабжения Форма проведения урока: письменная (понимание примеров Краткая теоретическая информация Поток солнечной энергии Qc, поглощаемый поверхностью приемника: Qc= τпр* αпг* Ап* G,Вт, -ты құрайды ( 2.1) где: G — освещенность приемника, Вт/м2; Ар - площадь освещаемой поверхности, м2; τпр – коэффициент пропускания прозрачного слоя, прозрачный слой защищает приемную поверхность от ветра, принимается 0,9, если один слой – прозрачное стекло, 0,8 – при наличии двух слоев; αpg – коэффициент поглощения солнечной радиации принимающей поверхностью 0,85 – 0,9 В процессе абсорбции температура принимающей поверхности повышается. Ожидание температуры ресивера Тпр от температуры окружающей среды Тср приводит к потоку, направленному от ресивера, коэффициенту теплопередачи (Тпр-Тср)/Rt, где Rt - тепловое сопротивление. Теплоотдача ресивера в окружающую среду: Qт = Aп*(Тпр- Тср)/Rт, Вт (2.2) где Тпр – температура ресивера, 0С; Тср - температура окружающей среды, 0С; Rt - термическое сопротивление, К/Вт. Суммарный поток тепла, поступающего на приемную поверхность, определяется QΣбалансом (уравнение солнечного коллектора): QΣ =τпр*αп*Ап*G-[(Тпр-Тср)/Rт] = ηи*Ап*G, (2.3) где ηi – коэффициент покрытия излучением, 0,85. коэффициент определяет суммарный поток теплоты, передаваемой жидкости QΣ.В качественных приемниках разность температур между принимающей поверхностью и жидкостью очень мала, а коэффициент теплоотдачи чуть меньше единицы. Таким образом, поток солнечного излучения от ресивера к теплоносителю определяется следующим соотношением: Qж = k QΣ, (2.4) Тепловой поток при нагреве жидкой массы (м): Qж = mc*dTж/dt, (2.5) где Tj – температура жидкости, 0С; c – теплоемкость жидкости, Дж/(кг*К). Массовый расход теплового потока через ресивер при нагреве жидкости m1 Q = mc (T - T) (2.6) где Т1 – температура жидкости на входе в ресивер, 0С; Т2 - температура жидкости на выходе, 0С; m1 – массовый расход жидкости в трубке, кг/с. Q = mc (T - T) (2.7) где Т1 – температура жидкости на входе в ресивер, 0С; Т2 - температура жидкости на выходе, 0С; m1 – массовый расход жидкости в трубке, кг/с. Вместо параметров Q удобнее использовать плотность теплового потока (тепловой поток на единицу площади) q: q = ΔT/r, Вт/м2 (2.8) Q = q*A = ΔT*A/r,Вт (2.9) Rт = r/A,К/Вт, r = R*A,м2*К/Вт (2.10) где r - фактическое тепловое сопротивление, м2*К/Вт q = α*ΔT, (2.11) где α – коэффициент теплопередачи, Вт/ (м2К). α = 1/r, (2.12) Механизмы теплообмена обозначаются следующими индексами: R,r или α, точнее n - для теплопередачи, k - для конвекции, (iz) - для излучения (излучения), y - для жидкости. Через пластину толщиной Δx и абболотной площадью количество теплоты, передаваемое при изменении температуры поверхности Q: Q = - λ*Ап*ΔТ/Δ (2.13) где λ – коэффициент теплопроводности, Вт/(м*К) Знак минус означает, что тепло уменьшается за счет прохождения через толщину пластины. Термическое сопротивление теплоносителя при передаче тепла в механизме: Rn = Δx/λAп (2.14) И фактическое термическое сопротивление: rn = Rn*Aп = Δx/λ (2.15) Из неподвижного воздуха λ = 0.03 Вт/(м*К) (2.16) Время, необходимое для повышения температуры: Δt = ΔT/(dTж/dt),c (2.17) Cж = m*c (2.18) где Sj — теплоемкость жидкости; c- реальная теплоемкость; m - масса жидкости. m*c*d Tж/dt = τпрαпA*G- (Tж-Tср)/Rп (2.19) где Rп – полное тепловое сопротивление пространства между приемной поверхностью резервуара и окружающей средой. Rп = [(1/Rк,п-с)+(1/Rиз,п-с)]-1,К/Вт (2.20) где Rк,п-с — конвективное тепловое сопротивление между приемником и стеклом; Rиз,п-с — тепловое сопротивление излучения между приемником и стеклом. Приемной поверхностью нагревателя является полное тепловое сопротивление между стеклянным покрытием: Rn=[(1/Rк-с)+(1/Rиз-с)]-1,К/Вт (2.21) Стеклянное покрытие увеличивает сопротивление теплопотерям с поверхности нагретой воды в окружающий воздух в 4 раза. Нагреватель воздуха Энергия, передаваемая от поглощающей поверхности воздуху в единицу времени: Pи=ρ*c*Qp*(T2 – T1), (2.21) где ρ — плотность воздуха, 1,2 кг/м3; в - теплоемкость воздуха, 1кДж/(кгК); Т1 и Т2 - температура воздуха на входе и выходе, 0С; Qr – объемный расход воздуха, м3. Сушка продукта. Абсолютная влажность продукта определяется по следующей формуле: W= (m-m0)/m0, (2.22) где m – масса испытуемой пробы; m0 – масса сухого образца. При сушке изделие отдает влажный воздух вокруг себя до тех пор, пока влажность не станет равной, она зависит от температуры и влажности окружающего воздуха (согласно таблице). В процессе испарения массы воды mv объем воздуха V охлаждается от Т1 до Т2: m*r=ρ* c* V(T1-T2), (2.23) где r – теплота парообразования воды при ρ=0,1 МПа и Т=1000С, r=2257 кДж/кг. Солнечное отопление системы. Баланс тепла внутри здания описывается следующим уравнением: m*c *dTr/dt= τпр *αп * G *Aп-(Tr*Tср)/Rт (2.24) где Тр – подходящая температура в здании, 0С; Ар - площадь приемника, м2; G – интенсивность солнечного излучения, Вт/м2. Если температура в помещении постоянная, то: τпр* αп* G = (Tr – Tср)/r, (2.25) где τпр – проницаемость стекла, 0,9; αp - коэффициент поглощения стенкой, 0,8; r — термическое сопротивление вертикального одинарного остекления тепловым потерям из помещения наружу, r = 0,07 м2·К/Вт. Температура помещения во времени определяется по следующей формуле: Tr -Tср =(Tr -Tср)t=0 exp [-t/(RC)], (2.26) здесь R= r * Aп-1; C = mc m - масса стены, кг; с — реальная теплоемкость (с = 840 Дж/(кг·К) для бетона). Коэффициент полезной активности солнечной батареи η = Pи /A п * G (2.27) Электрическая движущая сила солнечной батареи E = Pи / I2, (2.28) где I - значение тока, А. Ri – мощность солнечной батареи, Вт. Производительность солнечного дистиллятора P определяется следующим образом: П= G/r, кг/м2*день іне (2.29) где G – поток радиации, МДж/м2*сут; r – фактическая теплота парообразования, 2,4 МДж/кг. |