Контрольная работа по электротехнике на тему Энергоэффективность и использования возобновляемых источников энергии

Рассчитать гелиоэнергетическую установку (ГЭУ) для получения горячей воды с мая по сентябрь для условий, указанных в варианте задания для конкретного населенного пункта Тульской области [1, табл. П 1.1., Приложения 1]. Количество человек, использующих горячую воду - n. Конечная температура нагрева воды T_2, 0C. Сделать вывод о целесообразности использования ГЭУ с точки зрения экономии органического топлива.
Дано:
Населённый пункт Тульской обл. – Одоев
Ко-во человек, использующих горячую воду – 10 чел.
Конечная температура нагрева – 85 0C
Решение:
1) Рассчитываем суммарную солнечную радиацию в среднем за день данного месяца:
на горизонтальную поверхность (1.1):
H=H_0 (a+b S/S_0 ), (1.1)
где H_0, a и b – коэффициенты [1, табл. П 1.2., Приложения 1];
S - действительная продолжительность солнечного сияния для заданного района, ч [1, табл. П 1.3., Приложения 1];
S_0 - возможная продолжительность солнечного сияния, ч [1, табл. П 1.2., Приложения 1].
H_0 определяется по формуле (1.2):
H_0=H_э∙S, (1.2)
где H_э - эталонное (условное) значение суммарной энергии, принимается равным атмосферному, 1,36 кВт/м2. Необходимо также учесть, что 1 кВт*ч равен 3,6 МДж.
на наклонную поверхность (1.3):
H_T=H∙R, (1.3)
где R - отношение среднемесячных дневных приходов суммарной энергии на наклонную и горизонтальную поверхности.
Расчет будем вести для углов наклонов, когда ожидается максимум солнечной энергии в рассматриваемые месяцы от 100 до 300.
Расчеты выполнялись с помощью программы Excel. Результаты представлены в таблице 1.1.
Таблица 1.1 – Расчет суммарной солнечней энергии с мая по сентябрь
Угол Месяц
май июнь июль август сентябрь
10 19,78 22,57 22,28 18,81 13,03
15 19,78 22,57 22,28 19,17 13,50
20 19,78 22,35 22,06 19,36 13,97
25 19,78 22,12 22,06 19,54 14,44
30 19,59 21,67 21,62 19,54 14,67
2) Рассчитываем дневную удельную теплопроизводительность гелиоустановки в каждом месяце (1.4):
Q_(уд,i)^дн=F_R (H_Ti (τα) ̅-U_L S ̅(T_ВХ-T_0 )∙3,6∙10^(-3) ), (1.4)
где F_R - коэффициент переноса тепла от коллектора к жидкости, принимается равным 0,89;
τ – коэффициент проникновения солнечной радиации;
α – коэффициент поглощения солнечной радиации. τα в расчетах принимается равным 0,7.
U_L - коэффициент тепловых потерь, равен 6 Вт/м2*К;
T_0 - температура окружающего воздуха: для мая и сентября 150; июнь, июлю, август 200.
T_ВХ - температура на входе в коллектор, которая определяется по формуле (1.5):
T_ВХ=(T_0+T_б)/2, (1.5)
где T_б - температура воды в баке-аккумуляторе к концу дня (принимаем равной конечной температуре нагрева).