PL EN


Preferencje help
Widoczny [Schowaj] Abstrakt
Liczba wyników
Tytuł artykułu

Numeryczne modelowanie dynamiki płaskich cieczowych kolektorów słonecznych

Autorzy
Treść / Zawartość
Identyfikatory
Warianty tytułu
EN
Numerical modelling of liquid flat-plate solar collectors dynamics
Języki publikacji
PL
Abstrakty
PL
W pracy przedstawiono jednowymiarowy modei matematyczny pozwalający na symulowanie nieustalonych procesów cieplnych zachodzących w rurkach płaskich cieczowych kolektorów słonecznych. Jest to model o parametrach rozłożonych, w którym analizie przepływowo-cieplnej poddawana jest tylko jedna rurka kolektora, a warunki brzegowe mogą być zależne od czasu. Proponowany model oparty jest na rozwiązaniu równania bilansu energii po stronie czynnika roboczego. Przebieg temperatury ścianki rurki wyznaczany jest natomiast z rozwiązania równania nieustalonego przewodzenia ciepła. Wyprowadzone równania różniczkowe rozwiązano iteracyjnie z wykorzystaniem niejawnego schematu różnicowego. Wszystkie własności termofizyczne czynnika oraz materiału ścianki rurki (absorbera) mogą być obliczane na bieżąco. W celu przedstawienia dokładności i efektywności prezentowanej metody, przeprowadzono weryfikację obliczeniową oraz eksperymentalną. Weryfikacja obliczeniowa polegała na porównaniu wyników uzyskanych za pomocą proponowanej metody z wynikami dostępnych rozwiązań ścisłych dla stanów nieustalonych. Uzyskano w pełni zadowalającą zgodność tych wyników. W celu przeprowadzenia weryfikacji eksperymentalnej zbudowano stanowisko badawcze oraz uzupełniono model matematyczny kolektora o dodatkowe równania bilansowe. Równania te zapisano i rozwiązano dla szyby solarnej, izolacji oraz dla warstwy powietrza pomiędzy szybą i absorberem. Porównując wyniki pomiarów nieustalonej temperatury czynnika na wylocie z kolektora z wynikami obliczeń numerycznych, stwierdzono zadowalającą ich zgodność.
EN
The paper presents a one-dimensional mathematical model for simulating the transient processes which occur in the liquid flat-plate solar collector tubes. The proposed method considers the collector model as the one with distributed parameters. In the suggested method one tube of the collector is taken into consideration. In this model the boundary conditions can be timedependent. The proposed model is based on solving equation describing the energy conservation at the operating fluid side. Temperature of the tube wall is determined from the equation of transient heat conduction. The derived differential equations were solved using the implicit finite difference method of iterative character. All thermophysical properties of the fluid and the material of the tube wall can be computed in real time. As an illustration of accuracy and effectiveness of the suggested method the computational and experimental verifications were performed. The computational verification consists in comparing the results found using the presented method with results of available analytic solutions for transient operating conditions. A satisfactory convergence of these results was achieved. In order to experimentally verify the proposed method a research stand was built and the suggested mathematical model was extended by the additional equations. These equations were derived for glass cover, insulation, and for air gap between cover and absorber satisfactory convergence is found comparing the measurement results of the transient fluid temperature at the collector outlet with computational results.
Twórcy
autor
autor
Bibliografia
  • [1] Goswami D.Y., Vijayaraghavan S., Lu S., Tamm G.: New and emerging developments in solar energy. Solar Energy 76 (2004), 33-43.
  • [2] Duffie J.A., Beckman W.A.: Solar Engineering of Thermal Processes, 3rd edn., Wiley Interscience, New York 2006.
  • [3] Fan J., Shah L.J., Furbo S.: Flow distribution in a solar collector panel with horizontally inclined absorber strips. Solar Energy 81(2007), 1501-1511.
  • [4] Burch J., Christensen C., Salasovich J., Thornton J.: Simulation of an unglazed collector system for domestic hot water and space heating and cooling. Solar Energy 77(2004), 399-406.
  • [5] Zueva G.A., Magiera J.: Mathematical model of heat transfer in a solar collector and its experimental validation. Theoretical Foundations of Chemical Engineering 35(2001), 6, 604-608.
  • [6] Anderson T.N., Duke M., Carson J.K.: The effect of colour on the thermal performance of building integrated solar collectors. Solar Energy Materials & Solar Cells 94(2010), 350-354.
  • [7] Cadafalch J.: A detailed numerical model for flat-plate solar thermal devices. Solar Energy 83(2009), 2157-2164.
  • [8] Martinopoulos G., Missirlis D., Tsilingiridis G., Yakinthos K., Kyriakis N.: CFD modeling of a polymer solar collector. Renewable Energy 35(2010), 1499-1508.
  • [9] Molero Villar N., Cejudo López J.M., Domfnguez Muiioz F., Rodriguez Garcia E., Carrillo Andres A.: Numerical 3-D heat flux simulation on flat plate solar collectors. Solar Energy 83(2009), 1086-1092.
  • [10] Dziewa P., Zima W.: Badania i modelowanie dynamiki cieczowego kolektora słonecznego. Ciepłownictwo Ogrzewnictwo Wentylacja 12/2009, Sigma-NOT, 9-12.
  • [11] Zima W., Dziewa P.: Modelling of liquid flat-plate solar collector operation in transient states, Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part A: Journal of Power and Energy 225(2011), 53-62.
  • [12] Pluta Z.: Podstawy teoretyczne fototermicznej konwersji energii słonecznej. Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2000.
  • [13] Serov E.P., Korolkov B.P.: Dinamika parogeneratorov. Energoizdat, Moskwa 1981 (w j. rosyjskim).
  • [14] Gerald C.F., Wheatley P.O.: Applied Numerical Analysis. Addison-Wesley Publishing Company, New York 1994.
  • [15] Table Curve. Jandel Scientific, 1993.
  • [16] Zima W., Dziewa P.: Model matematyczny płaskiego kolektora słonecznego pracującego w warunkach nieustalonych. Termodynamika w nauce i gospodarce, Tom II. Praca pod redakcją Zbigniewa Gnutka i Władysława Gajewskiego. Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław 2008, 622-629.
  • [17] Zima W., Dziewa P.: Mathematical modelling of heat transfer in liquid flat-plate solar collector tubes. Archives of Thermodynamics 31(2010), 2, 45-62.
  • [18] Dziewa P.: Badania i modelowanie dynamiki cieczowego kolektora słonecznego. Część I: Stanowisko badawcze. Ciepłownictwo Ogrzewnictwo Wentylacja 09/2008, Sigma-NOT, Warszawa 2008, 8-10.
Typ dokumentu
Bibliografia
Identyfikator YADDA
bwmeta1.element.baztech-article-BSL8-0046-0024
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.