Preview

Альтернативная энергетика и экология (ISJAEE)

Расширенный поиск
Доступ открыт Открытый доступ  Доступ закрыт Доступ платный или только для Подписчиков

Использование CFD-моделирования для анализа влияния инсоляции на эффективность работы солнечных коллекторов

https://doi.org/10.15518/isjaee.2020.09.002

Полный текст:

Аннотация

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.

Об авторах

Д. Н. Литвинов
Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б. Н. Ельцина
Россия

Литвинов Данил Николаевич - студент 4 курса кафедры «Атомные станции и возобновляемые источники энергии» 

ул. Мира, 19, Екатеринбург 620002

тел..: +79024494468



В. С. Костарев
Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б. Н. Ельцина
Россия

Костарев Вячеслав Сергеевич -  студент 5 курса кафедры «Атомные станции и возобновляемые источники энергии»

ул. Мира, 19, Екатеринбург 620002



В. А. Климова
Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б. Н. Ельцина
Россия

Климова Виктория Андреевна -  старший преподаватель кафедры «Атомные станции и возобновляемые источники энергии»  

ул. Мира, 19, Екатеринбург 620002



В. И. Велькин
Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б. Н. Ельцина
Россия

Велькин Владимир Иванович -  профессор Уральского Федерального Университета, кафедра атомных станций и возобновляемых источников энергии;  доцент,  доктор технических наук

ул. Мира, 19, Екатеринбург 620002



Список литературы

1. REN21. 2019. Renewables 2019 Global Status Report (Paris: REN21 Secretariat).

2. Бутузов В. А. Гелиоустановки Краснодарского края / В. А. Бутузов, Е. В. Брянцева, И. С. Гнатюк // Промышленная энергетика. 2011. №7. C. 45– 47.

3. German Aerospace Centre (DLR), 2007, «Aqua-CSP:Concentrating Solar Power for Seawater Desalination».

4. Калашян М. С. Экспериментальный жилой дом с системой солнечного теплоснабжения в пос. Мерцаван Арм. ССР / М. С. Калашян, О. С. Попель, Э. Э. Шпильрайн // Гелиотехника. 1986. №3. С. 66– 71.

5. Бутузов В. А. Повышение эффективности систем теплоснабжения на основе возобновляемых источников энергии: дис. на соискание уч. ст. д. т. н. / В. А. Бутузов. М. : ВИЭСХ, 2004, 297 с.

6. Helind LLC – Your energy alternative [Электронный ресурс]. –Режим доступа : https://helind.com/, свободный. – 15.04.2020.

7. Амерханов Р. А., Бутузов В. А., Гарькавый К. А. Вопросы теории и инновационных решений при использовании гелиоэнергетических систем. – М.: Энергоатомиздат, – 2009, 504 с.

8. Харченко, Н.В. Индивидуальные солнечные установки / Н.В. Харченко. – М.: Энергоиздат, 1991. – 27 с.

9. Данилов В. С., Коржавин С., Щеклеин С. Е., Велькин В. И. Экспериментальное исследование эффективности комбинированной системы солнечной теплогенерации // Альтернативная энергетика и экология. №3, 2012, С. 77-81

10. International Journal of Research and Engineering ISSN: 2348-7860 (O) | 2348-7852 (P) | Vol. 5 No. 6 | June 2018 | PP. 430-433

11. СП 23-101-2004. Проектирование тепловой защиты зданий / НИИ строительной физики РААСН. М., 2004.

12. Моделирование теплогидравлических процессов в змеевиковом теплообменнике для определения эффективности теплообмена / Д. Е. Шумков, Д. Н. Литвинов, В. А. Климова, О. Л. Ташлыков // Энерго- и ресурсосбережение. Энергообеспечение. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии: материалы Международной научнопрактической конференции- Даниловские чтения— Екатеринбург : УрФУ, 2017. — С. 990-993.

13. Велькин В.И., Щеклеин С.Е., Логинов М.И., Чернобай Е.В. Графический анализ экспериментальных данных и результатов математической модели кластеров ВИЭ. Международный научный журнал Альтернативная энергетика и экология. 2013. № 2- 2 (120). С. 130-136.

14. Велькин В.И., Логинов М.И. Выбор оптимального состава оборудования в кластере возобновляемых источников энергии на основе регрессионного анализа. Международный научный журнал Альтернативная энергетика и экология. 2012. № 3. С. 100-104.

15. Велькин В.И. Методология расчета комплексных систем ВИЭ для использования на автономных объектах: монография / В.И. Велькин; науч. ред. С.Е. Щеклеин. Екатеринбург: УрФУ, 2015. 226 с.

16. Kostarev V.S., Klimova V.A., and Tashlykov O.L. Simulation of passive removal of residual heat from radioactive wastes subject to weather conditions: AIP Conference Proceedings 2174, 020122 (2019)

17. Technical Reference. Solidworks Flow Simulation 2020.

18. International Journal for Research in Applied Science & Engineering Technology (IJRASET) ISSN: 2321-9653; Volume 6 Issue IV, April 2018


Для цитирования:


Литвинов Д.Н., Костарев В.С., Климова В.А., Велькин В.И. Использование CFD-моделирования для анализа влияния инсоляции на эффективность работы солнечных коллекторов. Альтернативная энергетика и экология (ISJAEE). 2020;(25-27):21-30. https://doi.org/10.15518/isjaee.2020.09.002

For citation:


Litvinov D.N., Kostarev V.S., Klimova V.A., Velkin V.I. The usage of cfd modeling for analyzing the effect of insolation on the efficiency of solar collectors. Alternative Energy and Ecology (ISJAEE). 2020;(25-27):21-30. (In Russ.) https://doi.org/10.15518/isjaee.2020.09.002

Просмотров: 11


ISSN 1608-8298 (Print)