|
СОПОСТАВЛЕНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИХ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ДАННЫХ
ТЕПЛОАККУМУЛИРУЮЩЕЙ СТЕНКИ ПАССИВНОЙ СИСТЕМЫ
СОЛНЕЧНОГО ОТОПЛЕНИЯ.
Садыков Ж.Д., Файзиев Т.А., Ибрагимов У.Х., Мамедова Д.Н.,
Хидиров М.М., Тошбоев А.А.
Каршинский инженерно-экономический институт
В работе рассмотрена теоретическая модель температурного режима
перфорированной теплоаккумулирующей стенки пассивной системы солнечного
отопления. с учетом её пористости и расхода воздуха через неё. Приведены
экспериментальные и расчетные значений температуры по толщине перфорированной
теплоаккумулирующей стенки при различных расходах воздуха.
В мировой практике научные и конструкторские работы преимущественно ведутся
в направлении разработки и создании пассивных систем солнечного отопления,
отличающиеся от активных систем своей простотой и дешевизной. Простота
конструктивных решений пассивных систем солнечного отопления не требуют больших
дополнительных капитальных, эксплуатационных и ремонтных затрат. Отсутствие
расходов на оборудование и незначительное удорожание здания с пассивной системой
солнечного отопления по сравнению с обычным зданием делает эти системы весьма
перспективными и конкурентоспособными.
При проектировании пассивных систем солнечного отопления крайне важны:
планировка и правильная ориентация; выбор оптимальной формы здания; эффективная
теплоизоляция; эффективная система вентиляции. Выполнение перечисленных
мероприятий практически не удорожает строительство, а лишь оптимизирует его
результаты.
Одним из вариантов повышения теплопередающей способности конструкции
теплоаккумулирующей стенки (ТАС) является использование перфорированных ТАС,
которые позволяют повысить интенсивность теплосъёма с лучевоспринимающей
306
поверхности стенки в период инсоляции и могут быть использованы как вентиляционные
устройства, с естественной или принудительной подачей воздуха [1-2].
Перенос тепла через участок перфорированной ТАС, разделяющей две воздушные
среды с постоянными температурами и давлениями наружного и внутреннего воздуха,
определяется как сумма двух составляющих теплового потока:
dx
dt
P
q
W
x
)
1
(
;
)
(
)
1
(
dx
dx
dt
t
dx
d
P
q
W
dx
x
; (1)
где
x
q
,
dx
x
q
- тепловые потоки, направленные к ТАС и от неё через элементарный слой
dx
;
Р -
пористость стенки
,
как отношение объема пор ко всему объему материала или
площадь пор в сечении к общей площади сечения;
W
- коэффициент теплопроводности
перфорированной ТАС.
Расход тепла на подогрев воздуха через элементарный слой (за счет теплообмена
между стенкой и воздухом) составит
dt
GC
dq
P
(2)
Тепловой баланс перфорированной ТАС определяется
dx
x
x
q
q
dq
(3)
Общее решение, в соответствии с уравнением теплового баланса (3), с учетом (1) и
(2), получим уравнение распределение температуры по толщине перфорированной ТАС,
которое позволяет рассчитывать распределение температуры по толщине перфорированной
ТАС при различных расходах воздуха при постоянном тепловом потоке на поверхности
стенки.
)
/(
)
(
)
/(
)
(
2
1
2
1
K
Kx
K
Kx
r
r
e
e
e
e
t
t
t
t
(4)
где
)
1
(
P
GC
K
W
P
,
G -
количество воздуха
проходящее через толщину перфорированной
ТАС
кг/(м
2
час)
;
С
Р
- удельная теплоёмкость кДж/(кг К).
)
/(
)
(
)
/(
)
(
2
1
2
1
1
K
Kx
K
Kx
r
r
e
e
e
e
t
t
t
t
t
Для проверки достоверности теоретических данных нами была сконструирована
установка, затем, испытав перфорированной ТАС и определив температурное поле,
сопоставить экспериментальных данные с расчетными.
Экспериментальная модель перфорированной ТАС представляет собой глиняный
прямоугольный параллелепипед с зачерненной стороной, размерами: 130 мм -сторона
прямоугольной тепловоспринимающей поверхности, 46 мм -высота параллелепипеда или
толщина стенки. Перпендикулярно к квадратной поверхности в шахматном порядке сквозь
модели стенки продлены цилиндрические отверстия на расстояниях друг от друга 5 мм и
диаметром 0,8 мм каждое. Окраинными изоляционными поверхностями для устранения
боковых перетоков тепла в модели выделен экспериментальный участок с размерами 50х50
мм. Внутри стенки по ее толщине и в изотермических плоскостях размещены шесть
хромель-копелевых термопар на различных расстояниях от поглощающей излучение
поверхности. Эта поверхность остеклена. Вторая сторона находилась в потоке воздуха, что
обеспечивало эжекцию сквозь стенку. Вся модель укреплялась в воздухонепроницаемом,
металлическом, остекленном коробе. Межстекольный промежуток мог соединяться с
наружным пространством только ниже мерного участка модели на полтора метра (нижняя
часть металлического короба) и через отверстия в стенке. Лучистый поток к поверхности
обеспечивался имитатором, смонтированным на базе параболоидного зеркала и
прожекторной лампы. Исследования показали, что плотность лучистого потока по
поверхности модели можно считать одинаковой.
307
Таблица 1
Do'stlaringiz bilan baham: |
