I Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

МОДЕЛЬ ИНДИВИДУАЛЬНОЙ СОЛНЕЧНОЙ ВОДОНАГРЕВАТЕЛЬНОЙ УСТАНОВКИ

• Файлы работы

Работа в формате PDF

108.5 KB

Введение.

1.Постановка задачи.

2.Анализ решаемой задачи.

Вывод.

Введение

Использование доступной и экологически чистой солнечной энергии в первую очередь для горячего водоснабжения индивидуальных и коллективных пользователей является одной из перспективных, простых, технически выполнимых и судя по информации уже сегодня экономически эффективных технологий использования возобновляемых источников энергии.

Одним из эффективных методов познания является моделирование – замена реального объекта его моделью. Этим методом мы воспользовались при изготовлена действующей модели солнечной водонагревательной установки «Солнышко», предназначенная для отопления индивидуальных домов.

1.Постановка задачи.

Эффективными солнечными водонагревательными установками (СВУ) являются установки с естественной циркуляцией воды. Основным элементом такой установки является коллектор 2, в котором происходит поглощение солнечной энергии, ее преобразование в теплоту и нагрев воды. Его работа основана на принципе «горячего ящика». Плоский коллектор это поглощающая поверхность согласованная с падающим световым потоком от источника 1, имеющая надёжный контакт с теплообменником выполненный в виде змеевика. Поглощающая поверхность и трубы змеевика образуют единый конструктивный элемент-абсорбер. Для лучшего поглощения солнечной энергии поверхность абсорбера окрашивают в чёрный цвет снижение тепловых потерь абсорбера достигается применением тепловой изоляции нижней и верхней поверхностей коллектора. Все эти элементы помещаются в корпус 2.В змеевике должен быть уклон, обеспечивающий вытеснение воздуха при его заполнении водой. Соединение «труба на листе» - самый простой способ крепления к листу с помощью хомутиков или скоб. Теплопроводность меди больше чем у алюминия или стали. Теплоизоляция –представляет собой слой вспененного полиэтилена, с одной стороны покрытый алюминиевой фольгой. Теплоноситель от коллектора с помощью патрубков 5 и 6 подаётся в радиатор. Входной патрубок 5, а охлаждённый теплоноситель поступает в коллектор по патрубку 6.Таким образом осуществляется конвективный обмен тепла между коллектором и радиатором 3. Заправка коллектора осуществляется через сифон 9.Модель коллектора крепится к стойки 8 под некоторым углом к искусственному источнику Солнца 1.

3.Анализ решаемой задачи.

Анализ: технология изготовления данного коллектора 2 наиболее проста и доступна. При тех же достоинствах, что и у других коллекторов технологичность исполнения имеет решающее значение. Снизив вес и металлоемкость труб, и уменьшив число трубок теплообменника, мы сохраним теплоотдачу. Эффективность процесса теплообмена можно увеличить за счет увеличения площади поверхности трубы. Это не обязательно увеличение диаметра трубы, это может быть крепление дополнительных ребер или нанесение спиралевидных насечек. Упрощённую оценку количества теплаQ₁ выдаваемое одной трубой радиатора можно оценить по формуле Q₁=C_vm₁(T₂-T₁), где C_v– удельная теплоёмкость материала из которого выполнен радиатор, m₁- масса трубы, Т₁- начальная температура, Т₂ – конечная температура. Полагая, что Q₁=Q₂=….Q₈, имеем Q =8Q₁ илиQ=8C_vm₁(T₂-T₁),Q – это количество тепла из которого формируется тепловой поток создаваемый двумя вентиляторами.

Общий вид конструкции модели солнечной установки рис.1.

Рис.1.Общий вид модели солнечного коллектора.1-галогенная лампа.2.Коллектор.3-радиатор .4- вентиляторы. 5-верхний патрубок, 6- нижний патрубок.7-блок питания вентиляторов.8-штатив.9-сифон.

Для питания вентиляторов 4 собран стабилизированный модуль питания 7.

Вывод.Наша школа является единственной в городе с индустриально-технологическим профилем обучением. В наши планы входит не только возможность изготовление плоских солнечных коллекторов и их использование, но и комплексный переход к полному потреблению чистой энергии. Эта программа поможет принять практические меры по сокращению загрязнения окружающей среды и даст толчок учащимся к устойчивой мотивации в познавательной деятельности, к новым компетенциям и к инновационному мышлению.

Литературные источники.

1.Горский В.Техническое творчество юных конструкторов.М.Изд-во ДОСААФ СССР.1980.,с.142.