Математическое моделирование работы ГЭТУ в режиме дневного солнечного и электрического нагрева технологической воды в бойлере
В этомрежиме работыГЭТУнагрев технологической воды в бойлере–аккумуляторе осуществляется в дневное время. Причем,сначала нагреваютза счет солнечной энергии в течение интервала времени τс.инсо значительной солнечной радиацией, а затем, за 2…2,5 часа до начала ее использования, при необходимоститемпературу доводит до требуемого значенияза счет электронагревас использованием теплообменника ТО1 пароводонагревателя.
Солнечныйнагревводыобеспечивается привключенном насосе 33,отключенных насосах 21,24 и закрытых электромагнитных клапанах 11,18,24, а электронагревпри включенных насосе 27 иэлектромагнитном клапане24, отключенных насосах 21,33 и закрытых электромагнитных клапанах 11,18.
При описании теплофизических процессов сделаны следующие допущения: температура гелиоколлектора равна температуре жидкости в нем; температура бакатемпературе жидкости в баке; распределение температуры жидкости по длине коллектора линейное; теплообменныепроцессы, происходящие между отдельными областями модели характеризуются средними в пределах каждой области значениями коэффициентов теплоотдачи.
При составлении математической модели приняты следующие обозначения: 
– соответственно средние температуры нагреваемой воды в гелиоколлекторе и теплообменнике ТО3 в бойлере; 
– коэффициент теплопередачи через стенкиТО3,Вт/м2·°С; 
соответственно площади теплообменной поверхности теплообменникаТО3 и апертуры гелиоколлектора,м2; 
– расход циркулирующей в гелиоконтуре воды, кг/с; 
– соответственно полные теплоемкости металлоконструкциитеплообменника ТО3 и гелиоколлектора, Дж/°С;; 
– удельная теплоемкость воды, циркулирующей через гелиоколлектор, Дж/кг·°С; 
средняя плотность потока солнечной радиации, поступающей на поверхность гелионагревателя, Вт/м2; 
–эффективный оптический КПД гелионагревателя; k1, k2коэффициентытепловых потерь гелиоколлектора.
Поскольку технологическая вода в баке нагревается сначала гелиоколлектором, а затем электродным нагревателем, то процесс нагрева целесообразно рассматривать в два этапа и соответственно необходимо конкретизировать общую модель с учетом изменения условий нагрева при помощикоэффициентов ζ и δ.
На основании закона сохранения энергии составляем дифференциальное уравнение теплового баланса для каждого элемента, участвующего в нестационарных теплообменных процессах.После некоторых алгебраических преобразований получим математическую модель рассматриваемогорежима работы ГЭТУ в окончательном виде:
(29)
; 
;
Разработанная математическая модель (29) позволяет рассчитать тепловой режим отдельных конструкции, выявить и оптимизировать параметры гелионагревателя и расходы циркулирующей в них жидкости, наиболее сильно влияющие на температуру воды в баке.
Анализ математической модели показывает, что к числу основных факторов, влияющих на величину температур 
и 
, относятсяи плотность солнечной радиации 
, площадь гелиоколлектора 
и расход воды 
.
Таким образом, полученная математическая модель (29) позволяют проследить тепловой и энергетический режимы в динамике, при солнечном нагреве и электронагреве, а также оптимизировать параметры гелиоколлектора и теплообменникаТО3 еще на стадии проектирования.
Дата добавления: 2018-04-05; просмотров: 294; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!