Литвинов Данил Николаевич - студент 4 курса кафедры «Атомные станции и возобновляемые источники энергии»
ул. Мира, 19, Екатеринбург 620002
тел..: +79024494468
Litvinov Danil Nikolaevich - 5th year student at Ural Federal University, Department of Nuclear Power Plants and Renewable Energy Sources
19 Mira St., Yekaterinburg 620002
tel..: +79024494468
Костарев Вячеслав Сергеевич - студент 5 курса кафедры «Атомные станции и возобновляемые источники энергии»
ул. Мира, 19, Екатеринбург 620002
Kostarev Vyacheslav Sergeevich - 5th year student at Ural Federal University, Department of Nuclear Power Plants and Renewable Energy Sources
19 Mira St., Yekaterinburg 620002
Климова Виктория Андреевна - старший преподаватель кафедры «Атомные станции и возобновляемые источники энергии»
ул. Мира, 19, Екатеринбург 620002
Klimova Viktoria Andreevna - Senior lecturer at Ural Federal University, Department of Nuclear Power Plants and Renewable Energy Sources
19 Mira St., Yekaterinburg 620002
Велькин Владимир Иванович - профессор Уральского Федерального Университета, кафедра атомных станций и возобновляемых источников энергии; доцент, доктор технических наук
ул. Мира, 19, Екатеринбург 620002
Velkin Vladimir Ivanovich - Professor of the Ural Federal University, Department of nuclear power plants and renewable energy sources; associate Professor, doctor of technical Sciences
19 Mira St., Yekaterinburg 620002
Солнечная энергия является альтернативным ископаемому топливу источником электрической и тепловой энергии. Самое простое применение солнечной энергии – это преобразование солнечного излучения в тепло. По данному принципу устроены солнечные коллекторы, которые преобразуют солнечное излучение в тепло, передавая его воде или низкокипящему теплоносителю для нагрева воды в теплообменнике. Плоские солнечные коллекторы обладают низкой стоимостью и используются для бытовых и промышленных целей. Они преобразуют солнечную энергию при помощи абсорберов, обволакивающих трубки с теплоносителем и передающих ему тепло. Такой коллектор неприхотлив в обслуживании и прост по конструкции. В данной работе проводится теплогидравлический расчет плоского солнечного коллектора при помощи CFD с целью анализа процессов теплопередачи между абсорбером перьевого типа и водой. Моделирование проводится в CFD Solidworks Flow Simulation с использованием штатных средств моделирования солнечного излучения. Итогом работы являются полученные картины потоков теплоносителя внутри коллектора, а также графики распределения температуры и падающего теплового лучистого (солнечного) потока по времени. Результаты расчетов аппроксимировались и продемонстрировали высокий уровень соответствия (в пределах 10-12 %) с характеристиками, полученными в ходе натурных экспериментов. Последнее свидетельствует о достоверности выбранной математической модели солнечного коллектора и методики расчетов.
Solar energy is an alternative to fossil fuel as a source of electrical and thermal energy. The simplest way of solar energy use is the conversion of solar radiation into heat. Arranged according to this principle are the solar collectors that convert solar radiation into heat and transfer it to water or some low-boiling coolant to heat water in a heat exchanger. One of the advantages of flat solar collectors is their cheapness, so they are used for domestic and industrial purposes. They transform solar energy with the help of absorbers which envelope coolant containing tubes of a collector and transfer heat to the coolant. Such collector is easy to design and to maintain. This work presents the results of a thermohydraulic calculation of a flat solar collector using CFD to analyze heat transfer processes between a feather-type absorber and water. The simulation was made with in CFD Solidworks Flow Simulation using standard solar radiation modeling tools. The results of the paper are the pictures of the coolant flows inside the collector, the graphs of the temperature distribution, and the incident heat radiant (solar) flux over time. The results of the calculations were approximated and demonstrated a high level of compliance (within 10-12 %) with the characteristics obtained during field experiments. The latter indicates the reliability of the chosen mathematical model of the solar collector and the calculation method.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.