ENERGETIKA. Proceedings of CIS higher education institutions and power engineering associations / Энергетика. Известия высших учебных заведений и энергетических объединений СНГ
Not a member yet
1437 research outputs found
Sort by
Адаптивная система обеспечения максимальной выходной мощности фотоэлектрической станции на основе робастного прогнозного управления
Get PDFPhotovoltaic power plants have non-linear voltage-current characteristic, with specific maximum power point, which depends on operating conditions, viz. irradiation and temperature. In targeting the maximum power, it is by far known that the photovoltaic arrays have to operate at the maximum power point despite unpredicted weather changes. For this reason the controllers of all photovoltaic power electronic converters employ some method for maximum power point tracking. This paper makes an emphasis on model predictive controller as a control method for controlling the maximum power point tracking through the utilization of the well-known algorithm namely the Perturb and Observe technique. Further, during the advanced stages of this research study, the model will compare the results obtained for tracking the maximum power point from model predictive controller and a PID-controller as they are integrated Perturb and Observe algorithm. The obtained results will verify that the adaptive PID-controller Perturb and Observe algorithm has limitation for tracking the precise MPP during the transient insulation conditions. As compared to the proposed adaptive/modified model predictive controller for Perturb and Observe algorithm we illustrate that by adopting this method we will get to establish more accurate and efficient results of the obtained power in any dynamic environmental conditions: advantages as on regulation time (six times under the accepted experimental conditions) and by the number of fluctuations.Фотоэлектрические станции (ФЭС) характеризуются нелинейной зависимостью выходного тока и напряжения с уникальной точкой максимальной выходной мощности (МВМ), зависящей от условий эксплуатации – температуры и уровня солнечной радиации. Поэтому для повышения эффективности фотоэлектрического преобразования необходимо обеспечить работу ФЭС в точке МВМ. Это достигается применением соответствующих алгоритмов управления, наиболее известными из которых являются P&O («возмущение и наблюдение»). Эти алгоритмы основаны на изменении напряжения постоянного тока ФЭС с помощью преобразователя постоянного тока (регулятора), выходное напряжение которого должно изменяться по определенному закону с изменением условий эксплуатации. При этом используются регуляторы: пропорциональные (П), интегральные (И), дифференциальные (Д) или чаще всего их комбинации ПИД. В статье исследуется эффективность применения регулятора с прогнозным адаптивным управлением (MPC). Посредством численных экспериментов на разработанной имитационной модели показано, что ПИД-регуляторы в интеграции с P&O и INC алгоритмами не обеспечивают достаточно быстрой реакции при изменении условий внешней среды. В то же время МРС в сочетании с P&O имеет преимущества как по времени регулирования (в шесть раз при принятых условиях эксперимента), так и по количеству колебаний
Особенности расчета лучистой составляющей теплового потока горизонтального пучка из оребренных труб с вытяжной шахтой
Get PDFThe article discusses the heat exchange of radiation of bunches of round finned tubes with the environment and the exhaust shaft. The system of equations describing the entire set of primary processes that make up the radiation heat exchange of finned bundles is very complex mathematically; therefore, the calculations of radiant heat transfer are usually based on a number of simplifying assumptions with a involuntarily distortion of the real physical picture. The main methods for calculating radiation used in engineering practice, viz. calculation by the average angular coefficient and the zonal method are briefly considered. A refined zonal method for calculating the radiant component of the heat flow of a horizontal bunch of finned tubes with an exhaust shaft is proposed. An experimental study of single-row bunches of finned tubes with different annular steps S1 (64 and 70 mm) was carried out for small Reynolds numbers Re = 130–720 in a wide range of the determining temperature at the beam inlet (16–83 °C). The aluminum finning of the bunch tube had the following parameters: screw finning diameter d = 0.0568 m; diameter of the tube at the base d0 = 0.0264 m; height, step and average fin thickness, respectively, h = 0.0152 m, s = 0.00243 m and Δ = 0.00055 m. Air movement in the bunch was carried out by gravitational traction created by a rectangular exhaust shaft. The experimental bunch was installed above the shaft, and the air was preheated before entering the shaft, which allowed expanding the temperature range of the air at the entrance to the bunch. It was found that incorrect accounting for a bunch reemission with an exhaust shaft when calculating single-row finned bunches causes a decrease in convective heat transfer by 7–25 %.В статье рассматривается теплообмен излучением пучков из труб с круглыми ребрами с окружающей средой и вытяжной шахтой. Система уравнений, описывающая всю совокупность первичных процессов, из которых складывается радиационный теплообмен ребристых пучков, очень сложна в математическом отношении. Поэтому расчеты лучистого теплообмена проводятся исходя из ряда упрощающих предпосылок с вынужденным искажением реальной физической картины. Кратко рассмотрены основные способы расчета излучения, используемые в инженерной практике: расчет по среднему угловому коэффициенту и зональный метод. Предложен уточненный зональный метод расчета лучистой составляющей теплового потока горизонтального пучка из оребренных труб с вытяжной шахтой. Проведено экспериментальное исследование однорядных пучков из оребренных труб с различными межтрубными шагами S1 (64 и 70 мм) для малых чисел Рейнольдса Re = 130−720 в широком диапазоне определяющей температуры на входе в пучок (16−83 °C). Алюминиевое оребрение трубы пучка имеет следующие параметры: диаметр винтового оребрения d = 0,0568 м; диаметр трубы по основанию d0 = 0,0264 м; высота, шаг и средняя толщина ребра соответственно h = 0,0152 м, s = 0,00243 м и Δ = 0,00055 м. Движение воздуха в пучке осуществлялось гравитационной тягой, создаваемой вытяжной прямоугольной шахтой. Экспериментальный пучок устанавливался над шахтой, а воздух перед поступлением в шахту предварительно подогревался, что позволило расширить диапазон температур воздуха на входе в пучок. Обнаружено, что неправильный учет переизлучения пучка с вытяжной шахтой при проведении расчетов однорядных оребренных пучков приводит к снижению конвективной теплоотдачи на 7−25 %
Формирование ортогональных составляющих входных сигналов в микропроцессорных защитах
Get PDFThe use of orthogonal components (OS) is the main direction of determining information parameters in microprocessor relay protection and automation of electric power systems. Most of the measuring devices used in modern protection and automation devices can be implemented using known operating systems. Digital non-recursive frequency filters based on discrete Fourier transform are used for OS selection. The main disadvantage of these filters is their low performance that exceeds the period of industrial frequency. For the construction of high-speed measuring devices, this time of establishing the true output signal is often unacceptable. The article proposes to form the equivalent signal OS in microprocessor defenses based on the values of the cosine and sine axes of the main harmonic formed using a discrete Fourier transform, by multiplying them by a correction factor, which is a function of the values of the input signal amplitude and its main harmonic. The proposed algorithm for generating OS input signals in microprocessor defenses is characterized by high performance in transient modes and has wide functionality. A block diagram of an OS equivalent signal generator has been developed, all blocks of which can be implemented according to known schemes on a microelectronic and microprocessor element base. The OS shaper model is implemented in the MatLab-Simulink dynamic modeling environment. The model functioning was checked using two types of test actions, viz. a sinusoidal signal with a frequency of 50 Hz (idealized action) and a signal close to the real secondary current of a short-circuit current transformer. As a result of the performed calculations, a significant (up to two times) in the speed of the proposed method of OS formation in comparison with the formers based on the discrete Fourier transform, frequency properties of both formers being identical.Использование ортогональных составляющих (ОС) является основным направлением определения информационных параметров в микропроцессорной релейной защите и автоматике электроэнергетических систем. По известным ОС можно реализовать большинство измерительных органов, применяемых в современных устройствах защиты и автоматики. Для выделения ОС используются цифровые нерекурсивные частотные фильтры, в основу которых положено дискретное преобразование Фурье. Главный недостаток указанных фильтров – их невысокое быстродействие, превышающее период промышленной частоты. Для построения быстродействующих измерительных органов такое время установления истинного выходного сигнала часто является неприемлемым. В статье предлагается формировать ОС эквивалентного сигнала в микропроцессорных защитах по значениям косинусной и синусной ОС основной гармоники, сформированных с использованием дискретного преобразования Фурье, путем их умножения на корректирующий коэффициент, который является функцией значений амплитуды входного сигнала и его основной гармоники. Предлагаемый алгоритм формирования ОС входных сигналов в микропроцессорных защитах отличается высоким быстродействием в переходных режимах и обладает широкими функциональными возможностями. Разработана структурная схема формирователя ОС эквивалентного сигнала, все блоки которой могут быть реализованы по известным схемам на микроэлектронной и микропроцессорной элементной базе. В среде динамического моделирования MatLab-Simulink реализована модель формирователя ОС. Проверка функционирования модели проводилась с использованием двух видов тестовых воздействий – синусоидального сигнала с частотой 50 Гц (идеализированное воздействие), а также сигнала, приближенного к реальному вторичному току трансформатора тока при коротком замыкании. В результате выполненных расчетов установлено существенное (до двух раз) повышение быстродействия предлагаемого метода формирования ОС по сравнению с формирователями, основанными на дискретном преобразовании Фурье, при идентичности частотных свойств обоих формирователей
Повышение энергоэффективности использования скважинных струйных насосов
Get PDFThe article presents rationales for choosing the depth of installation of an oil jet pump in the borehole that which ensures maximum efficiency of its operation. The operating parameters of the ejection system are determined by the joint solution of the characteristic equations of the high-pressure jet pump and the hydraulic system. In the process of solving the system of equations, the method of successive approximations, the Delphi software environment and PTC Mathcad resources were used. The equation of the characteristics of the jet pump hydraulic system was obtained by determining the pressures in its distinctive cross-sections and then presenting their values as the relative (dimensionless) head of the ejection system. Alteration the installation depth of the jet pump changes the characteristics of its hydraulic system, the parameters of the operating point of the pumping unit and its efficiency. In this case, the minimum permissible installation depth of the jet pump is determined by the value of the minimum pressure in the elements of the ejection system, which must exceed the value of the elastic pressure of saturated vapors of the oil and gas flow and ensure its operation in pre-cavitation mode. The probability of operation of a jet pump in cavitation mode was studied using the Bernoulli, Darcy – Weisbach and flow continity equations. The inversely dependence of the ejection coefficient and efficiency of the jet pump on the depth of its installation in the borehole has been revealed. If the jet pump is installed in the borehole at the optimal depth, its efficiency is increased by 30 %.Приведено обоснование выбора глубины установки нефтяного струйного насоса в скважине, обеспечивающей его работу в режиме максимального коэффициента полезного действия. Режимные параметры эжекционной системы определяются совместным решением уравнений характеристики высоконапорного струйного насоса и гидравлической системы. В процессе решения системы уравнений использованы метод последовательных приближений, программная среда Delphi и ресурсы PTC Mathсad. Уравнение характеристики гидравлической системы струйного насоса получено на основе определения давлений в ее отличительных сечениях с последующим представлением их значений в виде относительного (безразмерного) напора эжекционной системы. Величины давлений смешанного, рабочего и эжектируемого потоков представлены в безразмерной форме в виде относительного напора эжекционной системы. Смена глубины установки струйного насоса изменяет характеристику его гидравлической системы, параметры рабочей точки насосной установки и ее КПД. При этом минимально допустимая глубина установки струйного насоса определяет- ся величиной минимального давления в элементах эжекционной системы, которое должно превышать значение давления упругости насыщенных паров нефтегазоводяного потока и обеспечивать ее эксплуатацию в докавитационном режиме. Вероятность работы струйного насоса в кавитационном режиме исследована с использованием уравнений Бернулли, Дарси – Вейсбаха и сплошности потока. Выявлена обратно пропорциональная зависимость коэффициента эжекции и КПД струйного насоса от глубины его установки в скважине. В случае установки струйного насоса в скважине на оптимальной глубине его КПД увеличивается на 30 %
Экологические характеристики современных систем бытового использования топлива. Часть 1
Get PDFThe analysis of the environmental component of the processes of natural gas burning in atmospheric burners of domestic gas stoves has been carried out. The computational and experimental studies of the harmful substances formation by combustion of natural gas have been performed. The chemical equilibrium of the NO–O2–NO2 system was considered. The thermodynamic analysis of transformation of the system during a process of natural gas (methane-air mixture) combustion has been tested. Despite an essential (sometimes – by the order(s)) difference between the thermodynamically equilibrium concentration of the nitrogen oxides [NOx]eq and the local, actually measured values [NOx] = [NO] + [NO2], the [NO]eq values could be served as the qualitative indicators of actual values of [NOx] concentrations. In the combustion processes natural gas and other fuels combustion at high temperatures [NO] >> [NO2] for both equilibrium and measured concentrations. By moderate and low local temperatures up to 600 K the equilibrium concentration [NO2]eq → [NO]eq in order of magnitude. Under some compositions of burning mixture the correlation could be set as [NO2] >> [NO], resulting in great danger for the human health. With regard to the formation of particularly toxic NO2 effluents observed in some cases, an influence of the reaction temperature and the composition of the combustible mixture on the possibility of nitrogen dioxide formation in the combustion products have been analyzed. A methodology for the experimental study of the harmful emissions formation has been proposed while the computerized firing rig has been developed for studying the combustion of hydrocarbon gases in burners of household stoves. An influence of the coefficient of primary air excess on the СО, NO, NO2 formation has been revealed and the possibility of appearance the emissions of a high concentration of nitrogen dioxide has been demonstrated. Выполнен анализ экологической составляющей процессов сжигания природного газа в атмосферных горелках бытовых газовых плит. Проведены расчетные и экспериментальные исследования образования вредных веществ при сжигании природного газа. Рассмотрено равновесие в системе NO–O2–NO2. Проведен термодинамический анализ трансформации системы в процессе горения природного газа (метановоздушной смеси). Несмотря на существенное (иногда на порядки) отличие термодинамически равновесных концентраций оксидов азота [NOx]eq от локальных, фактических замеренных значений [NOx] = [NO] + [NO2], величины [NO]eq могут служить качественным индикатором реальных концентраций [NOx]. В процессах горения природного газа и других топлив при высоких температурах [NO] >>[NO2] как для равновесных, так и для замеренных концентраций. При умеренных и низких локальных температурах, вплоть до 600 К, равновесные концентрации [NO2]eq → [NO]eq по порядку величин. При определенных составах горючей смеси может наступить соотношение [NO2] >> [NO], что представляет опасность для здоровья. В связи с наблюдаемым в ряде случаев образованием особо токсичного NO2 анализируется влияние температуры реакции и состава горючей смеси на возможность образования диоксида азота в продуктах сгорания. Предложена методология экспериментального изучения образования вредных выбросов и создан огневой компьютеризованный стенд для исследования сжигания углеводородных газов в горелках бытовых плит. Установлено влияние коэффициента избытка первичного воздуха на образование СО, NO, NO2. Доказана возможность появления выбросов с высокой концентрацией диоксида азота
Воздушный тепловой насос в ветроэнергетике
Get PDFAn experimental facility has been developed and manufactured to study the disruptive flow in an air heat pump. The propeller of the heat pump does not produce pulling or pushing forces. The external air flow is created by a high speed propeller perpendicular to the plane of rotation of the heat pump propeller and acts as a ventilator. Herewith, a disruptive flow in the back side of the heat pump propeller is being created and conditions for converting the thermal component of the ventilator air flow into electrical energy by an electric power generator are realized. An aerodynamic model of the flow around the propeller blades of the heat pump in mutually perpendicular airflow has been developed. Experimental studies of the operating propeller as a heat pump, taking into account the friction during rotation of the rotor in the stator of the electric generator, were carried out. In order for the air heat pump to perceive the impacting air flow from the ventilator, it must rotate with minimal power. As a result, for two standard twin-bladed propellers mounted on a 100 W engine under the wind generated by the ventilator which speed is 2.17 m/s the conversion factor was 5.04. As the speed of air flow from the ventilator increased, the conversion coefficient decreased sharply. When placing the two specified propellers on a 300 W motor, the minimum pre-rotation power was 5.7 W. In this case, when an air flow speed is of 1.08 m/s, the conversion coefficient reached only 2.93 and also fell sharply with the increase in the air flow speed. When a three-blade propeller with blades was used on a 300 W motor, then situation has changed dramatically. When the motor with a special propeller with a power of 12.1 W was spun and the air flow was formed at a speed of 3.2 m/s, the conversion coefficient was 12.4. With the reduction in the power of the spinup down to 5.9 W and in the speed of the air flow created by the ventilator to 1.7 m/s, the conversion coefficient increased to 14.9. The theoretical calculation of heat pump conversion coefficient is confirmed by experimental data. The conditions under which this coefficient reaches its maximum value are set. Computer modeling of different designs of heat pump propeller blades was performed. It is demonstrated that an air heat pump is a complex open energy system.Разработана и изготовлена экспериментальная установка для исследования срывного течения в воздушном тепловом насосе. Воздушный винт теплового насоса не производит тянущих или толкающих усилий. Внешний воздушный поток создается высокооборотным винтом перпендикулярно плоскости вращения винта теплового насоса и выполняет функциональную роль вентилятора. При этом создается срывное течение в тыльной стороне винта теплового насоса и реализуются условия превращения тепловой составляющей воздушного потока вентилятора в электрическую энергию электрогенератором. Разработана аэродинамическая модель обтекания лопастей винта теплового насоса во взаимно перпендикулярном воздушном потоке. Проведены экспериментальные исследования работающего винта как теплового насоса с учетом трения при вращении ротора в статоре электрогенератора. Чтобы воздушный тепловой насос воспринимал воздействующий воздушный поток от вентилятора, необходимо его приводить во вращение с минимальной мощностью. В результате для двух стандартных спаренных двухлопастных винтов, размещенных на двигателе 100 Вт, при скорости ветра 2,17 м/с, создаваемого вентилятором, коэффициент преобразования составил 5,04. С ростом скорости потока воздуха от вентилятора коэффициент преобразования резко падал. При размещении двух указанных винтов на моторе 300 Вт минимальная мощность предварительного вращения составила 5,7 Вт. В этом случае при скорости потока воздуха 1,08 м/с коэффициент преобразования достигал всего 2,93 и также резко падал с ростом скорости потока воздуха. Когда на моторе 300 Вт использовался экспериментальный трехлопастной винт, ситуация резко менялась. При раскрутке мотора со специальным винтом мощностью 12,1 Вт и формировании потока воздуха со скоростью 3,2 м/с коэффициент преобразования составил 12,4. С уменьшением мощности раскрутки до 5,9 Вт и скорости потока воздуха, создаваемого вентилятором, до 1,7 м/с коэффициент преобразования увеличился до 14,9. Теоретический расчет коэффициента преобразования теплового насоса подтвержден экспериментальными данными. Установлены условия, при которых данный коэффициент достигает максимального значения. Проведено компьютерное моделирование разных конструкций лопастей воздушного винта теплового насоса. Показано, что воздушный тепловой насос является сложной открытой энергосистемой
Комбинированное сжигание потоков различных промышленных отходов в топках котлов. Часть 1
Get PDFDirect flaring of industrial waste flows specifically in the combustion chambers of heat generating plants makes it possible to significantly reduce the loss of thermal energy, as well as the capital costs of equipping thermal units without using of preliminary furnaces. However, given the increasingly strict environmental standards for the burning of various fuels, it seems important to determine the optimal combustion conditions depending on the composition of the waste products. The article shows that only a complex solution can be a successful solution to the problem of organizing high-quality combustion of industrial waste flows. On the one hand, it is necessary to obtain extremely environmentally friendly combustion products, and, on the other hand, the waste disposal process should be energy efficient. The article discusses the stages of the implementation of the projects of energy-efficient utilization of industrial waste in compliance with the established environmental standards for emissions of pollutants. The analysis of initial combustible chemical substances that are part of solid, liquid and gaseous wastes of industrial technologies is given. The main classes of fuels that determine combustion reactions are identified. Global chemical reactions and oxidation mechanisms are considered. The combustible properties, chemical composition, and degree of impact of the products of combustion of industrial waste on the environment are determined, depending on the content of various starting substances. The most difficult aspect of the flaming disposal of industrial waste flows is the presence of harmful substances of various hazard classes. The conditions for achieving complete fuel combustion, stoichiometry, and equilibrium conditions for different air/fuel ratios (depending on fuel composition) with incomplete combustion are determined. The analysis of products of incomplete combustion is given as well as of and hazard classes of the corresponding pollutants. The maximum value of the coefficient φ was determined beyond which solid carbon should be formed in a homogeneous mixture.Прямое факельное сжигание потоков промышленных отходов непосредственно в камерах сгорания теплогенерирующих установок позволяет значительно снизить потери тепловой энергии, а также капитальные затраты на обустройство тепловых агрегатов без применения предварительных топок. Однако, учитывая все более жесткие экологические нормы при сжигании различных видов топлива, представляется актуальным определить оптимальные условия горения в зависимости от состава продуктов утилизации. В статье отмечено, что решение задачи организации качественного сжигания потоков промышленных отходов может быть только комплексным. С одной стороны, необходимо получить экологически чистые продукты сгорания, а с другой – процесс утилизации отходов должен быть энергетически эффективным. Рассмотрены этапы реализации проектов энергетически полезной утилизации промышленных отходов при соблюдении установленных экологических норм выбросов загрязняющих веществ. Проведен анализ исходных горючих химических веществ, входящих в состав твердых, жидких и газообразных отходов промышленных технологий. Выделены основные классы топлив, определяющих реакции горения. Рассмотрены глобальные химические реакции и механизмы окисления. Определены горючие свойства, химический состав и степень воздействия продуктов сгорания промышленных отходов на экологию в зависимости от содержания различных исходных веществ. Наиболее сложным аспектом при пламенной утилизации потоков промышленных отходов является наличие вредных веществ различных классов опасности. Изучены условия для достижения полного сгорания топлива, стехиометрия и условия равновесия для различного соотношения воздух/топливо (в зависимости от состава топлива) при неполном сгорании. Приведены анализ продуктов неполного сгорания и классы опасности соответствующих загрязняющих веществ. Определено максимальное значение коэффициента φ, за пределами которого в однородной смеси должен образоваться твердый углерод
Формирование мгновенных дифференциальных и тормозных токов дифференциальной защиты сборных шин
Get PDFThe methods of forming differential and restraining currents for busbar differential protection are reviewed; their advantages and disadvantages are considered. It is noted that differential protection according to instantaneous values has a shorter proper response time than for current ones, since it does not use digital filters. The response characteristic and principles of setting selection are studied. The effect of sampling on the operation of differential protection according to instantaneous values is analyzed. It was found that without the use of special measures, depending on the sampling step and the frequency of the signal, the response current would fluctuate within the mathematical error caused by sampling. A solution to this problem has been proposed. The method consists in applying piecewise quadratic interpolation and determining the values of inflection points of instantaneous differential and restraining current signals. The efficiency of the proposed method has been evaluated. It was found that its use reduces the error in determining the response current. For a sinusoidal signal, the maximum possible error was 0.02 %. The trajectories of operating point s of differential protection in case of external fault with saturation of current transformers have been analyzed. In this mode, protection for instantaneous values is more susceptible to false positives than for active ones. The method of exponential smoothing of the restraining current was considered and investigated. An exponential smoothing algorithm has been proposed and analyzed. It is concluded that exponential smoothing increases the stability of the differential protection according to instantaneous values to external faults. Exponential smoothing does not exclude the possibility of false positive of differential protection in case of external fault.Рассмотрены способы формирования тормозных и дифференциальных токов для дифференциальной защиты шин, их преимущества и недостатки. Отмечено, что дифференциальная защита по мгновенным значениям имеет меньшее собственное время срабатывания, чем по действующим, поскольку не использует цифровые фильтры. Исследованы характеристика срабатывания и принципы выбора уставок. Проанализировано влияние дискретизации на работу дифференциальной защиты по мгновенным значениям. Выявлено, что без применения специальных мер в зависимости от шага дискретизации и частоты сигнала ток срабатывания будет колебаться в пределах математической погрешности, вызываемой дискретизацией. Предложено решение данной проблемы. Способ заключается в применении кусочно-квадратической интерполяции и в определении значений точек перегиба сигналов мгновенного дифференциального и тормозного токов. Произведена оценка эффективности предложенного способа. Установлено, что его использование уменьшает погрешность определения тока срабатывания. Для синусоидального сигнала максимально возможная погрешность составила 0,02 %. Проанализированы траектории движения рабочих точек дифференциальной защиты при внешнем коротком замыкании с насыщением трансформаторов тока. В данном режиме защита по мгновенным значениям более подвержена ложным срабатываниям, чем по действующим. Рассмотрен и исследован метод экспоненциального сглаживания тормозного тока. Предложен и проанализирован алгоритм экспоненциального сглаживания. Сделан вывод, что экспоненциальное сглаживание повышает устойчивость дифференциальной защиты по мгновенным значениям к внешним коротким замыканиям. Экспоненциальное сглаживание не исключает возможность ложного срабатывания дифференциальной защиты при внешних коротких замыканиях
Солнечные коллекторы на основе медных двухфазных термосифонов
Get PDFThermosyphons and heat pipes offer great opportunities for creating pas sive heat and mass transfer systems. Various design solutions using heat pipes (thermosyphons) in solar energy systems are known. Solar energy is one of the promising energy sources, a step towards reducing dependence on other energy resources. To date, there is already an industrial production of solar collectors based on thermosyphons (heat pipes). In solar collectors, the use of thermosyphons (heat pipes) makes it possible to simplify the assembly of the structure, ensures its high modularity, maintainability and reliability. In the course of research, the authors have developed and justified the design of a solar collector based on thermosyphons fixed on panels that absorb solar rays. In order to analyze the efficiency of the solar collector based on two-phase copper thermosyphons, two models of solar collectors were created, viz. the one with a flat absorbing panel and the one with a cylindrical absorbing panel. The areas of the absorbing surfaces were the same. Both models were studied by the method of thermophysycal experiment. The results of studies of the effectiveness of the above-mentioned solar collectors have been obtained. The efficiency of the solar collector based on a copper two-phase thermosyphon, which is fixed on a cylindrical absorbing panel is 2–5 % more than the efficiency of the solar collector based on a copper two-phase thermosyphon, which is fixed on a flat absorbing panel. The maximum efficiency value obtained at low initial water temperatures for solar collectors with a cylindrical and flat absorbing surface was 60 %.Термосифоны и тепловые трубы открывают широкие возможности при создании пассивных систем тепломассопереноса. Известны различные конструктивные решения с использованием тепловых труб (термосифонов) в солнечных энергетических системах. Солнечная энергия – один из перспективных источников энергии, шаг к уменьшению зависимости от других энергетических ресурсов. Сегодня уже существует промышленное производство солнечных коллекторов на основе термосифонов (тепловых труб). Использование термосифонов (тепловых труб) упрощает сборку конструкции, обеспечивает ее высокую модульность, ремонтопригодность и надежность. В процессе исследований авторами разработана и обоснована конструкция солнечного коллектора на основе термосифонов, закрепленных на панелях, поглощающих солнечные лучи. Для анализа эффективности работы солнечного коллектора на основе медных двухфазных термосифонов были изготовлены два макета – с плоской и цилиндрической поглощающими панелями. Площади поглощающих поверхностей одинаковые. Обе модели исследованы методом теплофизического эксперимента. Получены результаты эффективности предлагаемых конструкций солнечных коллекторов. Коэффициент полезного действия солнечного коллектора на основе медного двухфазного термосифона, закрепленного на цилиндрической поглощающей панели, на 2–5 % больше, чем на основе такого же термосифона, закрепленного на плоской поглощающей панели. Максимальное значение КПД, полученное при низких начальных температурах воды, для солнечных коллекторов с цилиндрической и плоской поглощающими поверхностями – 60 %