Задачи по нетрадиционным источникам энергии(1). Методическое пособие по выполнению расчётно графических и контрольных работ. Алматы введение

• Название: Методическое пособие по выполнению расчётно графических и контрольных работ. Алматы введение
• Дата: 30.01.2023
• Размер: 373.54 Kb.
• Имя файла: Задачи по нетрадиционным источникам энергии(1).docx
• Тип: Методическое пособие; #912420
• страница: 20 из 21

К задаче 23

Рассчитать площадь солнечного опреснителя S, м² при годовой потребности в пресной воде V,тыс. тонн в год. Интенсивность солнечного излучения М, тыс. МДж/м²год, число солнечных дней в году – 260, удельная теплота парообразования воды – 2,4 МДж/кг, КПД – η = 0,85

Решение.

Дано: V = 400000т; М = 4890 МДж/м² год. Найти S, м². Переводной коэффициент – 1 кВт۰ч = 3,6 МДж. Определим облучённость дистиллятора
^М = ⁴⁸⁹⁰ = 18,8 ^МДждень.

260 260 м2
Если всё солнечное тепло расходуется на испарение и конденсируется вся испарённая влага, то производительность идеального дистиллятора составит
18,8/2,4 = 7,8кг/м²∙день.
С учётом КПД η = 0,85 производительность уменьшится 7,8۰ η = 7,8۰ 0,85 = 6,63 кг/м²день.

Площадь дистиллятора с учётом тепловых потерь составит
V/6,63 кг/м²

400000000кг/6,63 кг/м² = 60332000м².
Если ширину дистиллятора принять 3000 м, то его длина 60332000 м²/3000м = 20110м.

Дистиллятор можно сделать один, а можно сделать несколько. Считается, что активная фаза солнечного излучения длится 8 час в сутки, а 16 часов дистиллятор простаивает. Для того, чтобы активизировать дистиллятор в оставшееся время, можно по дну дистиллятора проложить ТЭНы. Для их обеспечения электроэнергией построить ветропарк. В этом случае площадь дистиллятора можно уменьшить с учётом долевого участия ветроэнергии практически на две трети.

ПРИМЕР РАСЧЁТА ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО КАДАСТРА МЕЗЕНСКОГО РАЙОНА

(метеостанции №45 и №100)

Охарактеризуем ветровую обстановку Мезенского района.

Основными характеристиками ветроэнергетического кадастра являются: 1 - среднегодовая скорость ветра;

2. 
   – годовой и суточный ход ветра;
   
3. 
   – повторяемость скоростей, типы и параметры функций распределения скоростей;
   
4. 
   – максимальная скорость ветра;
   
5. 
   – распределение ветровых периодов и периодов энергетических затиший по длительности;
   
6. 
   – удельная мощность и удельная энергия ветра; 7 – ветроэнергетические ресурсы района.
   

СРЕДНИЕ СКОРОСТИ ВЕТРА

Основной характеристикой ветра, определяющей его интенсивность и эффективность использования ветровой энергии, является его средняя скорость за определённый период времени (сутки, месяц, год).

Таблица 1. Среднемесячная и среднегодовая скорость ветра в Мезенском районе

Скорость ветра по месяцам, м/с												Среднегодовая скорость ветра, м/с
I	II	III	IV	V	VI	VII	VIII	IX	X	XI	XII
4,95	5,0	4,8	4,65	5,0	5,0	4,5	4,5	4,6	4,8	4,8	5,0		4,8

Среднегодовая скорость ветра определится (по формуле 4.7):



𝑉_г =1/12(4,95+5,0+4,8+4,65+5,0+5,0+4,5+4,5+4,6+4,8+4,8+5,0) = 4,8 м/с.

Вертикальный профиль ветрового потока определяется по формуле (4.8):

V_h2 

h_{2 m}

h1


h

V (

)
1

где V_h1 – скорость ветра, измеренная на высоте 10 м, м/с; V_h2 – скорость ветра на высоте z₂;

m – показатель степени, 0,2.

В соответствии с таблицей 1 и рисунком 1 определим среднемесячные и среднегодовые скорости ветра на разных высотах.

Таблица 2. Средняя скорость ветра на разных высотах в г. Мезень, м/с

Высота над Землёй,м	месяцы													Год
	I	II	III	IV	V	VI	VII	VIII	IX	X	XI	XII
10	4.95	5.0	4.8	4.65	5.0	5.0	4.5	4.5	4.6	4.8	4.8	5.0	4.8
20	5.5	5.6	5.6	5.4	5.6	5.9	5.3	5.3	5.2	5.4	5.4	5.6	5.5
30	6.0	6.1	6.1	5.9	6.3	6.5	5.8	5.8	5.6	5.8	5.8	6.05	5.95
40	6.2	6.3	6.5	6.3	6.8	7.0	6.3	6.3	5.8	6.0	6.0	6.3	6.3
50	6.5	6.5	6.8	6.6	7.1	7.35	6.6	6.6	6.0	6.3	6.3	6.5	6.6
60	6.7	6.7	7.2	6.9	7.5	7.75	7.0	7.0	6.2	6.5	6.5	6.7	6.9
70	6.9	6.9	7.3	7.1	7.7	8.0	7.2	7.2	6.4	6.7	6.7	6.9	7.1
80	7,1	7,2	7,6	7,4	8,0	8,4	7,5	7,5	6,6	6,9	6,9	7,2	7,4
90	7,3	7,4	7,8	7,6	8,2	8,6	7,7	7,7	6,8	7,1	7,1	7,4	7,6
100	7,5	7,5	8,0	7,7	8,3	8,8	7,9	7,9	6,9	7,2	7,2	7,5	7,7

ПОВТОРЯЕМОСТЬ СКОРОСТЕЙ ВЕТРА

Повторяемость скоростей ветра показывает, какую часть времени дули ветры с той или иной скоростью. В соответствии с Приложениями 2 и 3 в таблицах 3 и 4 приведена повторяемость скоростей ветра в процентах и днях в г. Мезень.

Таблица 3. Повторяемость скоростей ветра в г. Мезень на разных высотах, %

Среднегодовая скорость ветра, %
		0,5	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17
h1 = 10м, V = 4.8 м/с	%	3,0	4,7	9,2	12,1	13	15,4	11,8	9,0	8,0	4,3	3,0	1,6	1,3	0,8	0,7	0,4	0,4	0,3
h2 = 20м, V = 5.5 м/с	%	1,5	3,4	6,3	9,7	12,5	14,9	14,6	13,0	9,5	5,3	3,5	2,5	1,3	0,5	0,2	0,1	0,1	0,1
h2 = 30м, V = 5.95 м/с	%	1,0	2,6	4,8	8,0	11,0	13,8	15,0	13,9	11,4	8,0	4,9	3,0	1,5	0,6	0,2	0,1	0,1	0,1
h2 = 40м, V = 6.3 м/с	%	0,9	2,3	4,3	7,3	10,3	13,1	14,4	13,8	11,8	8,8	5,9	3,7	1,8	1,0	0,4	0,2	0,2	0,2
h2= 50м, V=6,6 м/c	%	0,8	2,1	3,9	6,6	9,5	12,2	13,7	13,7	12,1	9,5	6,6	4,3	2,0	1,2	0,6	0,2	0,2	0,2
h2 = 60м, V = 6.9 м/с	%	0,6	1,7	3,0	5,3	8,0	10,6	12,5	13,5	12,8	11,0	8,2	5,7	3,5	1,9	0,8	0,4	0,2	0,2
h2=70м, V = 7,1 м/с	%	0,5	1,2	2,7	5,0	7,4	10,0	11,8	13,1	12,9	11,3	8,7	6,4	4,3	2,6	1,3	0,6	0,3	0,2
h2 = 80м, V = 7.4 м/с	%	0,5	0,8	2,5	4,6	6,8	9,2	11,3	12,7	13,0	11,4	9,2	6,9	4,7	3,0	1,6	0,8	0,4	0,3
h2 = 90м, V = 7.6 м/с	%	0,4	0,7	2,3	4,4	6,4	8,6	10,9	12,3	13,1	11,5	9,6	7,4	5,1	3,3	1,9	0,9	0,5	0,4
h2 = 100м, V = 7,7м/с	%	0,4	0,7	2,2	4,3	6,2	8,0	10,5	11,9	13,2	11,6	9,8	7,7	5,5	3,6	2,1	1,0	0,6	0,5

Таблица 4. Повторяемость скоростей ветра в днях в г. Мезень

Высота, м	Среднегодовая скорость ветра, м/с	0,5	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17
10	4,8	11	22	34	44	47	56	43	33	29	15	11	6	4	3	2	1	1	1
20	5,5	6	15	23	35	45	54	52	46	35	23	13	9	4	2	2	1	1	1
30	5,95	4	10	18	29	39	49	54	49	48	27	15	10	5	2	1	1	1	1
40	6,3	3	8	16	27	37	47	52	51	43	32	21	13	6	3	1	1	1	1
50	6,6	3	8	14	24	34	44	50	50	44	34	24	15	7	4	2	2	2	1
60	6,9	2	6	11	20	29	38	45	49	46	40	30	21	12	6	3	2	1	1
70	7,1	2	4	10	18	27	36	43	47	47	41	32	23	15	9	4	2	1	1
80	7,4	2	3	9	16	25	35	42	46	47	41	33	25	17	11	5	3	1	1
90	7,6	2	2	8	16	23	33	40	45	47	42	35	26	18	13	7	3	1	1
100	7,7	2	2	8	16	23	29	38	44	48	42	36	28	20	14	7	3	1	1