Жылу коллекторының конструкциясы

РЕФЕРАТ

Дипломдық жұмыстың көлемі 52 беттен тұрады, соның ішінде 30 сурет, 54 формула. Қолданылған әдебиеттер саны 24.

Дипломдық жұмысының тақырыбы: жылу коллектормен кристалдық гидраттар қоспасы мен жылу алмасу жүйесі бар ЖСМ негізіндегі радиаторлық батареяны жобалау

Түйінді сөздер: гелиоэнергетика, күн панельдер, жылу коллектор, шаң жинаушы, жылу техникасы, электрмен жабдықтау, жылумен жабдықтау,

Жұмыстың өзектілігі: фотоэлектрлік модульдерді пайдалану тиімділігін арттыру үшін бірнеше құрылығылардан электр энергиясын өндіру, жылу және салқындату секілді бір құрылғыда біріктіру қажет. Бір құрылғындығы бірнеше функцияларды біріктіру жобаның ыңғайлығын қамтамасыз етеді, кез келген уақытта бөлмеде жайлылықты қамтамасыз етедіб экологиялық және әлеуметтік мәселелерді шешуге көмектеседі.

Жұмыстың ғылыми жаңалығы: күн сәулесін қолдана отырып, бірнеше қызметтерді біріктіретін құрал жасау, мысалға уй кондеционері, электр энергиясын өндіру және шаннан тазарту деген қызметтерді жасау.

Практикалық маңызы: күн батареяларын қолданатын құрылғымен ғимаратын сыртын жабдықтау, ғимараттардын эстетикалық көрінісін жақсартады және қаладағы экологиялық жағдайды жақсартуға мүмкіндік береді. Резервтік электр осындай жүктемеге жиі пайда болу ретінде проблемалары мен төтенше электр желілерін шешеді, жазғы уақытта бөлмені суытады.

Жұмыстың мақсаты: тұздың сулы ерітінділерінің кристалдануы бар ЖЖМ негізіндегі жинақтауыш-радиатордың суықты жинақтауы мен жобалау үрдісін зерттеу, суықтың аккумуляторда сақталу уақытын және бөлмені суыту уақытын есептеу.

Зерттеу нысаны: жаңартылатын энергия көздері және энергия үнемдеу үшін құрылғылар.

Алынған нәтижелер: дайындалған макетті үлгісі сыртқы модуль фотоэлектрлік генератор энергиясын. Жүргізілді, энергетикалық, механикалық, динамикалық есептеулер құрылғылар қамтитын әр түрлі бөліктері (механикалық, кинематикалық, жылу қуаттық, электрлық) . Сыналуы және зерттелген бөлігінде сыртқы модуль анықталды, пайдалану сипаттамалары.

РЕФЕРАТ

Дипломная работа содержит 52 страниц, в том числе 30 рисунков, 54 формулы. Список литературы состоит из 24 источников.

Тема дипломной работы: проектирование аккумулятора-радиатора на основе ТАМ с раствором смеси кристаллогидратов и системы теплообмена с подвижными панелями.

Ключевые слова: солнечная энергетика, фотоэлементы, гелиотермальные электростанции, фотоэлектрический генератор.

Актуальность: для повышения рентабельности использования фотоэлектрических модулей необходимо совместить несколько потребительских функции в одном устройстве, такие как выработка электроэнергии, отопление и охлаждение помещения. Совмещение нескольких функций в одном устройстве обеспечит практичность конструкции, комфорт в помещении в любое время года, поможет решить экологические и социальные проблемы.

Научная новизна работы: устройство способно поглощать и использовать тепловую энергию солнца для отопления или охлаждения помещения, а также очищать воздушное пространство окружающей среды.

Практическая значимость: солнечные батареи, установленные на фасадах зданий позволят улучшить их эстетический вид, а также благодаря очистки воздушного бассейна, будет улучшаться экологическая обстановка в городе. Накопленная электроэнергия позволит избежать проблем с аварийными ситуациями в электросетях.

Цель работы: смоделировать процесс аккумулирования тепла, сконструировать теплоаккумулятор на основе ТАМ, рассчитать быстроту нагрева помещения, а также эффективность работы данного устройства

Объект исследования: типы устройств солнечной энергетики и механизм их работы.

Полученные результаты: сконструирована и изготовлена модель устройства. Произведены расчеты различных частей устройства, а также в ходе испытаний выявлены эксплуатационные характеристики устройства.

РЕФЕРАТ

The work consists of 52 pages, 30 figures and 54 formulas. List of literature consist 24 sources.

Subject of this work: design of the radiator-accumulator based HAM with the crystallization of aqueous solutions of salts and a heat exchange system with movable panels.

Keywords: solar power, solar panel, thermal collector, dust collector, heat, electricity, cold storage.

The actuality of work: to increase the profitability, it is necessary to combine several functions in one device, such as power generation, heating and cooling of the room. Combining several functions in one device will ensure the practicality of design, comfort in the room at any time of the year, will help to solve environmental and social problems.

Scientific novelty: the creation of a device that uses solar energy, not only to generate electricity, but also combines the function of the air conditioner and the cleaner of the room and the environment.

Practical significance: equipment building facades devices with solar panels will improve the aesthetic appearance of buildings and improve the ecological situation in the city. Accumulation power will solve the problems such as the frequent occurrence of peak load and emergency situations of electrical networks, room heating in the off-season, cooling in the summer.

Purpose of work: to investigate the process of accumulation of cold, to design a battery-radiator based on HAM with the crystallization of aqueous solutions of salts, to calculate the storage time of the cold in the accumulator and the time during which the room is cooled.

The object of research: devices of renewable energy and energy conservation.

Obtained results: made model sample of outdoor module of the photovoltaic power generator. Conducted energy, mechanical, dynamic calculations of device, including the different parts (mechanical, kinematical, heat power, electrical) . Testing and Research of the outdoor unit, defined performance characteristics.

Мазмұны

Анықтамалар, белгілер және қысқартулар

Осы дипломдық жұмыста тиісті анықтамалары, белгілері мен қысқартулары бар келесі терминдер қолданылады:

ДЕЖЭК - дәстүрлі емес жаңартылатын энергия көздері

ЖСМ - жылу сақтайтын материал

ФЭГ - фотоэлектрлік генератор

КП - күн панелі

КБ - күн батареясы

ПЭТ, ПЭТФ - полиэтилентерефталат - термопластика, полиэфирлер класының ең көп таралған өкілдерінің бірі

КЭҚ - күн энергетикалық қондырғылары

ПӘК - пайдалы әсер ету коэффициенті-энергияны түрлендіруге немесе беруге қатысты жүйенің тиімділігінің сипаттамасы

СК - күн коллекторы

ЖЭО - жылу электр орталығы - тек электр энергиясын өндіретін, сонымен қатар орталықтандырылған жылумен жабдықтау жүйелеріндегі жылу энергиясының көзі болып табылатын жылу электр станциясының бір түрі (бу және ыстық су түрінде, оның ішінде тұрғын және өнеркәсіптік объектілерді ыстық сумен жабдықтау және жылытуды қамтамасыз ету үшін)

Кіріспе

Жыл сайын электр энергиясына деген әлемдік қажеттілік бірнеше есе артады. Дәстүрлі энергия көздерін пайдаланудың өсіп келе жатқан қарқынында көптеген мәселелер пайда бола бастады: термиялық, химиялық, радиоактивті ластану, отынның, әсіресе мұнайдың, газдың, көмірдің оңай қол жетімді қорларының тез төмендеуі. Осыған байланысты әлемдік экономиканың энергия үнемдейтін даму жолына көшуі өзекті міндетке айналды. Экологиялық мәселелерді шешу және дәстүрлі отын қорының шектеулі болуы дәстүрлі емес жаңартылатын энергия көздерін (ДЕЖЭК) пайдалану ауқымын ұлғайту қажеттілігін тудырады. Күн энергиясы - бұл көптеген артықшылықтары бар жаңартылатын энергияның ең қуатты түрі: "отын" уақыт өте келе шектеусіз және шексіз, оны пайдалану технологиясы экологиялық тазалыққа ие, күн энергиясы биосфераның бөлігі болып табылады және оны пайдалану жердің жылу балансының бұзылуына әкелмейді, жердің кез-келген нүктесінде пайдалану мүмкіндігі бар. Басты мәселелердің бірі күн батареяларын қалалық ортада пайдалану тиімсіз, өйткені олардың өзін-өзі қамтамасыз етуіне он бес жылдан астам уақыт кетеді. Осыған қарамастан, экология мәселелері жаңартылатын энергия көздерін энергия айналымына тартуды талап етеді. Күн панельдерін ғимараттардың алдынғы бетіне орналастыру арқылы біз экологиялық, жылу, энергетикалық және әлеуметтік мәселелерді шешуге мүмкіндік аламыз.

Жұмыстың өзектілігі мен практикалық маңыздылығы: бірнеше функцияларды бір құрылғыда біріктіру дизайнның практикалық болуын, жылдың кез келген уақытында бөлмедегі жайлылықты қамтамасыз етеді, экологиялық және әлеуметтік мәселелерді шешуге көмектеседі. Сонымен қатар, ғимараттардың алдыңғы бетін күн батареялары бар құрылғылармен жабдықтау ғимараттардың әсемдік көрінісін жақсартады. Энергияны үнемдеу электр желілерінің ең жоғары жүктемелер мен апаттық жағдайлардың жиі туындауы сияқты мәселелерді шешуге мүмкіндік береді.

Жұмыстың мақсаты: жылу жинақтау процесін модельдеу, ЖСМ негізіндегі жылу аккумуляторын құру, бөлмені жылыту жылдамдығын, сондай-ақ осы құрылғының тиімділігін есептеу

Тапсырмалар:

- құрылғының жылу құрылымын әзірлеу және сынау;

- тәжірибелік үлгінің нәтижелерін зерттеу және оның негізгі пайдалану сипаттамаларын анықтау.

1 КҮН ЭНЕРГИЯСЫНЫҢ МАҢЫЗЫ ЖӘНЕ КҮН ЭНЕРГИЯСЫН ТҮРЛЕНДІРУ ӘДІСТЕРІ

1. 1 Фотоэлементтерге негізделген күн электр станцияларының жіктелуі

Күн энергиясын өндіру - бұл қазба отынынан алынатын электр энергиясына таза, ауа мен судың ластануы жоқ, жаһандық ластанудың болмауы және біздің қоғамдық денсаулығымызға ешқандай қауіп төндірмейді. Жерде бар болғаны 18 күнде планетадағы көмір, мұнай және табиғи газдың барлық қорларында жинақталған энергия мөлшерімен бірдей энергия бар. Атмосферадан тыс күн энергиясы бір шаршы метрге шамамен 1300 ватт құрайды. Ол атмосфераға жеткеннен кейін бұл жарықтың шамамен үштен бірі ғарышқа қайта шағылады, ал қалған бөлігі Жер бетіне қарай жалғасады.

Планетаның бүкіл беті бойынша орташа есеппен алғанда, бір шаршы метр күн сайын 4, 2 киловатт-сағат энергия жинайды немесе жылына шамамен бір баррель мұнайды құрайды [1] . Ауасы өте құрғақ және бұлттылығы аз шөлді жерлер жыл бойы орташа есеппен бір шаршы метрге тәулігіне 6 киловатт сағаттан аса алады.

Күн энергиясы жақын болашақта энергиямен қамтамасыз етудің сенімді көздері ретінде қарастырылады. Соған қарамастан, күн электр станцияларын шағын тұтынушыларды сумен қамтамасыз ету, суды тұщыландыру, қуаттылығы аз нысандарды электрмен жабдықтау мақсатында пайдалану қазірдің өзінде экономикалық тиімді болып келеді. Сонымен қатар, күн энергиясы әртүрлі салаларда белсенді қолданылады. 1-суретте күн энергиясының мақсаты бойынша жіктелуі көрсетілген.

Жарық немесе күн энергиясын тікелей электр энергиясына айналдыруға арналған құрылғылар фотоэлектрлік деп аталады (ағылшынша Photovoltaics, грекше photos - жарық, volt- электр қозғаушы күш бірлігінің атауы - вольт) . Күн сәулесінің электр энергиясына айналуы кремний сияқты жартылай өткізгіш материалдан жасалған фотоэлектрлік элементтерде орын алады, олар күн сәулесінің әсерінен электр тогын тудырады. Фотоэлектрлік элементтерді модульдерге, ал оларды өз кезегінде бір-бірімен қосу арқылы үлкен фотоэлектр станцияларын салуға болады. Бүгінгі таңдағы ең үлкен осындай станция АҚШ-тың Калифорния штатындағы 5 мегаватт Каррис Плейн қондырғысы болып табылады. Фотоэлектрлік қондырғылардың тиімділігі қазіргі уақытта шамамен 10% құрайды, алайда жеке фотоэлектрлік элементтер 20% немесе одан да көп тиімділікке қол жеткізе алады [2] .

1-сурет. Күн энергиясының мақсаты бойынша жіктелуі

Күн фотоэлектрлік жүйелерін өңдеу оңай және оның қозғалмалы механизмдері жоқ, бірақ фотоэлементтердің өзінде күрделі жартылай өткізгіш құрылғылар бар. Фотоэлементтердің әрекеті физикалық принципке негізделген, онда электр тогы бір-бірімен байланыста болатын әртүрлі электрлік қасиеттері бар екі жартылай өткізгіш арасындағы жарықтың әсерінен пайда болады. Мұндай элементтердің жиынтығы фотоэлектрлік панельді немесе модульді құрайды. Фотоэлектрлік модульдер электрлік қасиеттеріне байланысты айнымалы ток емес, тұрақты ток шығарады. Ол батареямен жұмыс істейтін көптеген қарапайым құрылғыларда қолданылады. Айнымалы ток, керісінше, белгілі бір уақыт аралығында бағытын өзгертеді [3, 4] . Бұл энергия өндірушілермен қамтамасыз етілген электр энергиясының бұл түрі, ол көптеген заманауи құрылғылар мен электронды құрылғылар үшін қолданылады. Қарапайым жүйелерде фотоэлектрлік модульдердің тұрақты тогы тікелей қолданылады. Айнымалы ток қажет жерде жүйеге тұрақты токты айнымалы токқа түрлендіретін инвертор қосу керек.

Фотоэлектрлің жүйелердің арқасында үлкен, қымбат электр станциялары мен тарату жүйелерін салудың дәстүрлі қажеттілігі жойылады. Фотоэлементтердің құны төмендеп, технология жақсарған сайын фотоэлементтердің бірнеше ықтимал үлкен нарықтары ашылады. Мысалы, құрылыс материалдарына салынған фотоэлементтер үйлерді желдетуді және жарықтандыруды жүзеге асырады. Тұтыну тауарлары - қол құралынан бастап автомобильдерге дейін - фотоэлектрлік компоненттері бар компоненттерді пайдаланудан пайда көреді. Коммуналдық қызметтер сонымен қатар халықтың қажеттіліктерін қанағаттандыру үшін фотоэлементтерді қолданудың барлық жаңа тәсілдерін таба алады.

1. 1. 2 Гелиотермиялық электр станциялары

Гелиотермалдық энергетика - күн радиациясын судың жылуына немесе жеңіл қайнайтын сұйық салқындатқышқа айналдыру үшін қолданылатын жаңартылатын энергия көзі, күн энергиясын практикалық қолдану әдістерінің бірі. Гелиотермиялық энергетика өнеркәсіптік электр энергиясын алу үшін де, тұрмыстық пайдалану үшін суды жылыту үшін де қолданылады.

Гелиотермиялық электр станцияларының жұмысы күн сәулесін сіңіретін бетті жылыту, кейіннен жылуды бөлу және пайдалану (күн радиациясын су ыдысына фокустау, содан кейін қыздырылған суды жылыту кезінде немесе бу электр генераторларында пайдалану) негізделген.

Күн энергиясын электр энергиясына түрлендіру жылу машиналары арқылы жүзеге асырылады:

• суды пайдаланатын бу машиналары (поршеньді немесе турбиналы), бу,

көмірқышқыл газы, пропан-бутан, фреондар;

• термиялық ауа электр станциялары (күн энергиясын түрлендіру

турбогенераторға жіберілетін ауа ағынының энергиясы) ;

• күн аэростат электр станциялары (ішіндегі су буының пайда болуы

таңдамалы-сіңіргіш жабынмен жабылған шардың бетін күн сәулесімен қыздыру есебінен аэростат баллонын) . Артықшылығы - цилиндрдегі бу қоры электр станциясының тәуліктің қараңғы уақытында және қолайсыз ауа-райында жұмыс істеуі үшін жеткілікті.

Орталықтандырылған күн электр станцияларында ұзын қатарларға орналастырылған үлкен параболалық пішінді айналар күн сәулелерін түсіреді және 80 есе концентрацияға дейін күшейтеді. Айнаның ортасындағы салқындатқыш қызады және жылу алмастырғыш арқылы бу шығарады, бұл өз кезегінде кәдімгі электр турбиналарын қозғалысқа келтіреді. Сонымен қатар, энергияны жылу батареяларында сақтауға және түнде ток шығару үшін пайдалануға болады [5] .

2-сурет. Концентрациялық мұнаралық станциясы [5]

3-суретте ойыс параболалық коллекторлар (немесе цилиндрлік параболалық коллекторлар) технологиясын қолдана отырып салынған жүйелер параболалық бөлімі бар толқынды беті бар көптеген жарықты шағылдырушы айнадан тұрады. Олардың орталық бөлігінде күн сәулесінің жылу энергиясын сіңіретін сұйықтық (синтетикалық термомай) ағатын түтік сіңіргіш орналасқан. Содан кейін ыстық маймен тасымалданатын бұл жылу энергиясы суды буландыру және турбинаны айналдыратын бу шығару үшін пайдаланылады, нәтижесінде электр энергиясы өндіріледі.

3-сурет. Ойысты параболалық коллекторлар [5]

Табақ тәрізді күн қондырғылары (4 - сурет) - спутниктік плиталарға, параболалық айналарға ұқсас, олардың көмегімен күн сәулелері әр осындай табақтың фокусында орналасқан қабылдағышқа бағытталған. Сонымен қатар, осы қыздыру технологиясымен салқындатқыштың температурасы 1000 градусқа жетеді. Сұйық салқындатқыш бірден генераторға немесе қабылдағышпен біріктірілген қозғалтқышқа беріледі.

4-сурет. Пластиналық түрдегі күн қондырғылары [5]

Геотермалдық технология неғұрлым үнемді болып табылады, бұл ретте қол жеткізілетін тиімділік күн электр станцияларының мұндай түрі күн энергиясының үлкен көлемімен сипатталатын экваторлық аймақта ғана белгіленетінін ескере отырып, кемінде 50% құрайды. Шөлді жерлерде орнатылған геотермалдық электр станциялары өндіретін энергия мөлшері фотовольтаикалық күн электр станцияларының қуатынан әлдеқайда жоғары болып келеді.

1. 3 Пассивті күн энергиясы

Пассивті күн жылыту жүйесі - бұл ғимараттың сәулет және құрылыс элементтерінде күн энергиясын қабылдау, жинақтау және пайдалану процестері табиғи түрде жүзеге асырылатын энергетикалық жүйе болып табылады. Бұл элементтер ғимараттың органикалық компоненттері болып табылады. Пассивті жүйелер аздап қосымша жабдықты қажет етеді, сондықтан өнімділігі жеткіліксіз болса да, үнемді болады. Пассивті күн жүйесі мен оның тартымдылығы туралы түсінік оның қарапайымдылығымен, технологияның төмен деңгейімен және табиғатқа жақындығымен байланысты. Күн шуақты күндері пассивті жылыту жүйелерін қолдану дәстүрлі үйді жылытуға жұмсалатын жалпы жылу шығындарының шамамен 30-40% үнемдеуге мүмкіндік береді [6] . Дегенмен, олар ауа-райына байланысты. Пассивті жүйелер тікелей күн радиациясынан келетін жылу арқылы құрылыс элементтерін тікелей қыздыруды пайдаланады, ал күн жылуын жинақтау табиғи түрде ғимараттардың жаппай құрылымдарында - оңтүстікке қарайтын терезелер арқылы жүреді.

Пассивті режимде жұмыс істейтін құрылғының қарапайым мысал ретінде жазық коллекторды алуымызға болады. Жазық коллектор - тұрмыстық суды жылыту және жылыту жүйелерінде қолданылатын күн коллекторларының ең көп таралған түрі болып есептеледі. Жазық коллектордың жұмыс істеу принципі қарапайым. Коллекторға түсетін күн радиациясының көп бөлігі күн радиациясына қатысты "қара" бетке сіңеді. Сіңірілген энергияның бір бөлігі коллектор арқылы айналатын сұйықтыққа беріледі, ал қалғаны қоршаған ортамен жылу алмасу нәтижесінде жоғалады. Сұйықтықпен тасымалданатын жылу - бұл жинақталған немесе жылу жүктемесін жабу үшін қолданылатын пайдалы жылу. Жазық күн коллекторлары (5-сурет) шыны немесе пластик қаптамадан (бірлік, екілік, үштік), күнге қараған жағы қара түске боялған жылу сіңіретін панельден, артқы жағындағы оқшаудан және корпустан (металл, пластика, шыны, ағаш) тұрады [7] .

1-күн сәулелері; 2-шыны; 3-корпус; 4-жылуқабылдағыш бет; 5-жылу оқшаулағыш; 6-жылу қабылдағыш пластинаның меншікті ұзын толқынды сәулеленуі

5-сурет. Жазық күн коллекторы [7]

Күн коллекторының пайдалы коэффициенті шамамен алғанда 70% құрайды және қоршаған ортаның температурасына, күн энергиясының ағынының тығыздығына және коллектордағы суды қыздыру қажет температураға байланысты болып табылады. Сәйкесінше, коллектор арқылы айналатын салқындатқышты қыздыру қажет температураның төмендеуімен коллектордың тиімділігі артады.

1. 4 Қазақстанда күн энергетикасын дамыту перспективалары

Қазақстан Орталық Азиядағы парниктік газдар шығарындыларының ең ірі көзі. Қоршаған ортаға зиянды азайтудың логикалық шешімі зиянсыз, жаңартылатын энергия көздерін пайдалан болып табылады.

Аумақтық орналасуы мен үлкен аумағының арқасында Қазақстан Күн энергиясының орасан зор ресурстарына ие. Алдын ала есептеулер бойынша Қазақстан аумағында жылына 2, 5 млрд кВт/сағатқа дейін өндіруге болады. Қазақстан аумағының басым бөлігінде, шамамен 70%, шуақты күндер басым. Жылына 2800-ден 3000 сағатқа дейін күн сәулесі түседі, күн радиациясының ағыны 19*10 ¹⁷ ккал құрайды.

---

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.

• Іс жүргізу
• Автоматтандыру, Техника
• Алғашқы әскери дайындық
• Астрономия
• Ауыл шаруашылығы
• Банк ісі
• Бизнесті бағалау
• Биология
• Бухгалтерлік іс
• Валеология
• Ветеринария
• География
• Геология, Геофизика, Геодезия
• Дін
• Ет, сүт, шарап өнімдері
• Жалпы тарих
• Жер кадастрі, Жылжымайтын мүлік
• Журналистика
• Информатика
• Кеден ісі
• Маркетинг
• Математика, Геометрия
• Медицина
• Мемлекеттік басқару
• Менеджмент
• Мұнай, Газ
• Мұрағат ісі
• Мәдениеттану
• ОБЖ (Основы безопасности жизнедеятельности)
• Педагогика
• Полиграфия
• Психология
• Салық
• Саясаттану
• Сақтандыру
• Сертификаттау, стандарттау
• Социология, Демография
• Спорт
• Статистика
• Тілтану, Филология
• Тарихи тұлғалар
• Тау-кен ісі
• Транспорт
• Туризм
• Физика
• Философия
• Халықаралық қатынастар
• Химия
• Экология, Қоршаған ортаны қорғау
• Экономика
• Экономикалық география
• Электротехника
• Қазақстан тарихы
• Қаржы
• Құрылыс
• Құқық, Криминалистика
• Әдебиет
• Өнер, музыка
• Өнеркәсіп, Өндіріс