Купить (120 RUB)
сгенерировать QR код
Открытый доступ
Доступ платный или только для Подписчиков
Экспериментальное исследование солнечного водонагревателя с греющим пародинамическим контуром
https://doi.org/10.15518/isjaee.2025.09.029-042
Аннотация
В настоящем исследовании предлагается новая технология повышения эффективности солнечных водонагревательных систем с использованием греющего пародинамического контура. Данный вариант ассимиляции солнечной энергии и передачи полученной теплоты в объем нагреваемой воды основан на применении пародинамического эффекта, сущность которого состоит в применении греющего контура, частично (20-30% объема контура) заполненного низкокипящей жидкостью (НКЖ), пары которой поступают в теплообменник-конденсатор, размещенный в баке-бассейне с нагреваемой водой. Приведены результаты анализа эффективности ряда НКЖ, позволившие выбрать оптимальные низкокипящие теплоносители. Экспериментально исследована эффективность водонагревательных систем с пародинамическим контуром, показавшая значительное повышение температуры воды в суточном цикле при использовании в качестве НКЖ промежуточного контура бензин и ацетон. Доказано, что предложенная технологическая схема нагрева воды с использованием пародинамического контура с низкокипящим теплоносителем позволяет осуществлять эффективный перенос теплоты без применения насосного оборудования с использованием солнечных коллекторов простейшего типа, что снижает стоимость и эксплуатационные расходы установки солнечного нагрева воды.
Ключевые слова
Об авторах
А. Х. Мола
Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б. Н. Ельцина
Россия
Россия
Мола Ахмед Хуссейн, аспирант, инженер-исследователь кафедры «Атомные станции и возобновляемые источники энергии»
Екатеринбург, ул. Мира, 19
С. Е. Щеклеин
Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б. Н. Ельцина
Россия
Россия
Щеклеин Сергей Евгеньевич, заведующий кафедрой «Атомные станции и возобновляемые источники энергии», профессор, доктор технических наук
Екатеринбург, ул. Мира, 19, +7 902 442 1547
Список литературы
1. Валов М. И., Казанджан Б. И. Использование солнечной энергии в системах теплоснабжения: монография. – Москва, Изд-во МЭИ, 1991. – 140 с.
2. Даффи Дж. А., Бекман У. А. Тепловые процессы с использованием солнечной энергии. – Москва, Мир, 1977.
3. Авезов Р. Р., Кахаров Н. А., Гафуров А. М. Результаты экспериментальных исследований теплотехнических характеристик солнечных коллекторов для подогрева воды // Гелиотехника. –1988 г., № 4. – 58-60 с.
4. Stekford G. H. An averaging technique for predicting the performance of a solar energy collectors system. Sharing the sun solar technology in the seventies. A join conference of the American section of the ISES and the solar energy society of Canada, Winnipeg. – 1976. – Vol. 4. – Pр. 295-315.
5. Gupta C. L. On generalizing the dynamic performance of solar energy systems // Solar energy. – 1971. – № 13. – Рp. 301.
6. Тарнижевский Б. В., Абуев И. М. Технический уровень и освоение производства плоских солнечных коллекторов в России // Теплоэнергетика. – 1997 г. – № 4. – С. 13-15.
7. Аль Уста Айман, Денисова А. Е., Мазуренко. Термодинамическая эффективность адсорбера солнечного коллектора с принудительной циркуляцией // Экотехнология и ресурсосбережение. – 2001 г. – № 5. – С. 16-21.
8. Buchberg H., Roulet J. R. Simulation and optimization of solar collection and storage for house heating // Solar energy. – 1968. – № 12. – Рp. 31.
9. Бутузов В. А. Эксплуатационная надежность солнечных коллекторов // Промышленная энергетика. – 2003 г. – № 8. – С. 47-52.
10. Бутузов В. А. Состояние и перспективы российского рынка солнечных коллекторов // Промышленная энергетика. – 2006 г. – № 7. – С. 52-55.
11. Бутузов В. А. Гелиоустановки горячего водоснабжения малой производительности // Промышленная энергетика. – 2002 г. – № 7. – С. 56-58.
12. N. T. Alwan, S. E. Shcheklein and O. M. Ali. Experimental investigation of modified solar still integrated with solar collector. Case Studies in Thermal Engineering. – 2020. – Vol. 19. – Р. 100614.
13. N. T. Alwan, S. E. Shcheklein and O. M. Ali. Experimental analysis of thermal performance for flat plate solar water collector in the climate conditions of Yekaterinburg, Russia. Materials Today: Proceedings. – 2021. – Vol. 42, pp. 2076-2083.
14. N. T. Alwan, S. E. Shcheklein and O. M. Ali. A practical study of a rectangular basin solar distillation with single slope using paraffin wax (PCM) cells // International Journal on Energy Conversion. – 2019. – Vol. 7, no. 4, pp. 162-170.
15. Dewanjee D., Kundu B. A review of applications of green nanofluids for performance improvement of solar collectors // Renewable Energy. – 2025;240: 122182.
16. Ali F. H., Al-amir Q. R., Hamzah H. K., Alahmer A. Integrating thermal phase-change material energy storage with solar collectors: A comprehensive review of techniques and applications // International Communications in Heat and Mass Transfer. – 2025;162: 108606.
17. Feng L., Turner I. W., Anh V. V. Liu F. Review of classical and nonlocal nanofluid models for solar collectors // Renewable and Sustainable Energy Reviews. – 2025;212: 115382.
18. Alshukri M. J., Hussein A. K., Eidan A. A. Alsabery A. I. A review on applications and techniques of improving the performance of heat pipe-solar collector systems // Solar Energy. – 2022;236: 417-433.
19. Azad E. Theoretical and experimental investigation of heat pipe solar collector // Experimental Thermal and Fluid Science. – 2008;32(8): 1666-1672.
20. Patil R. A., Deshmukh V. Recent advancements in solar collector-evaporator for direct expansion solar heat pump // International Journal of Thermofluids. – 2024;23: 100794.
21. Chen H., Li X., Gao J., Cao J., Dong H., Wang W., Chen Y. Comparative study on a solar-assisted ground source heat pump with CPC solar collector and phase change heat storage // Renewable Energy. – 2025;239: 122065.
22. Zhang D., Diao Y., Wang Z., Pan Y., Sun M., Wang X., Zhao, Y. Thermal performance of two evacuated tube solar collectors with flat heat pipes // Applied Thermal Engineering. – 2024;241: 122366.
23. Khammal S., Khouya A. Performance analysis of a combined cooling, heat, electricity and hydrogen plant powered by evacuated tube solar collectors // International Journal of Hydrogen Energy. – 2025;101: 34-46.
24. Zaboli M., Karimi N., Ajarostaghi S. S. M., Saedodin S. Optimisation of the thermodynamic and environmental performances of a flat plate solar collector with multiple turbulators: An integrated experimental, numerical, and machine learning investigation // Renewable Energy. – 2025; 242:122407.
25. Мола А. Х., Щеклеин С. Е., Дубинин А. М., Алван Н. Т. Экспериментальное исследование солнечного опреснителя воды с греющим пародинамическим контуром и встроенным конденсатором пара // Э 651 Энергетические установки и технологии: науч. журнал. –Севастополь: ФГАОУ ВО СевГУ, 2024. – Т. 10. – № 2. – 3-9 с.
26. Патент № 2761832 C1 Российская Федерация, МПК B01D 3/00, C02F 1/14. Энергонезависимая солнечная дистилляционная система непрерывного действия (варианты): № 2020138271: заявл. 23.11.2020: опубл. 13.12.2021 / С. Е. Щеклеин, Н. Т. А. Алхарбави.
27. Коржавин С. А., Щеклеин С. Е. Экспериментальное исследование использования солнечной энергии для производства этанола путём ректификации //Альтернативная энергетика и экология (ISJAEE). – 2025. – №. 11. – С. 69-74.
28. Патент № 2505520 C1 Российская Федерация, МПК C07C 31/08, C12P 7/06, C12G 3/12. Солнечная установка для выработки спирта и сопутствующих материалов: № 2012136013/04: заявл. 21.08.2012: опубл. 27.01.2014 / С. Е. Щеклеин, А. И. Попов.
29. Патент № 2832810 C1 Российская Федерация, МПК C02F 1/14. Солнечный опреснитель бассейнового типа: заявл. 13.05.2024: опубл. 09.01.2025 / А. И. Попов, С. Е. Щеклеин.
30. Патент № 2838927 C1 Российская Федерация, МПК C02F 1/14, F24S 10/95. энергонезависимая солнечная опреснительная установка: заявл. 28.05.2024: опубл. 23.04.2025 / С. Е. Щеклеин, А. Х. М. Аль-Мохаммедави. 31. Сивухин Д. В. Общий курс физики. – Издание 3-е, исправленное и дополненное. – М.: Наука, 1990. – Т. II. Термодинамика и молекулярная физика. – 592 с.
31. Морачевский А. Г., Смирнова Н. А., Пиотровская Е. М. и др. Термодинамика равновесия жидкость-пар. – Л.: Химия, 1989, 344 с.
32. Гуреев, А. А. Производство высокооктановых бензинов / А. А. Гуреев, Ю. М. Жоров, Е. В. Смидович. – М.: Химия, 1981. – 224 с.
Рецензия
Для цитирования:
Мола А.Х., Щеклеин С.Е. Экспериментальное исследование солнечного водонагревателя с греющим пародинамическим контуром. Альтернативная энергетика и экология (ISJAEE). 2025;(9):29-42. https://doi.org/10.15518/isjaee.2025.09.029-042
For citation:
Mola A.Kh., Shcheklein S.E. Experimental study of a solar water heater with a heating vapor-dynamic circuit. Alternative Energy and Ecology (ISJAEE). 2025;(9):29-42. (In Russ.) https://doi.org/10.15518/isjaee.2025.09.029-042
Просмотров:
107
JATS XML
Послать статью по эл. почте 