Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Wyznaczanie stałej czasowej oraz chwilowej sprawności płaskiego cieczowego kolektora słonecznego w warunkach rzeczywistych

Zima W., Dziewa P.

Ciepłownictwo, Ogrzewnictwo, Wentylacja

|

2012

|

T. 43, nr 9

369-374

PL

Badania cieplne kolektorów słonecznych są przedmiotem normy PN-EN 12975-2:2007. Zakres normy obejmuje badania wykonywane z wykorzystaniem symulatora natężenia promieniowania słonecznego oraz wykonywane w warunkach rzeczywistych, a więc nieustalonych. W artykule przedstawiono wybrane wyniki badań cieplnych przeprowadzonych wg wyżej wymienionej normy na stanowisku badawczym, znajdującym się w laboratorium Katedry Maszyn i Urządzeń Energetycznych Politechniki Krakowskiej. Płaski, cieczowy kolektor słoneczny umieszczony jest na zewnątrz i pracuje w warunkach rzeczywistych. W ramach badań wyznaczono stałą czasową kolektora oraz jego chwilową sprawność. Stałą czasową wyznaczono także numerycznie za pomocą opracowanego modelu matematycznego kolektora, a uzyskane wyniki porównano z wynikami eksperymentu. Ponadto, obliczono kąt padania promieniowania słonecznego na powierzchnię kolektora w warunkach (dzień, godzina), dla których wyznaczono jego sprawność chwilową.

EN

The article presents selected results of thermal investigations conducted according to the PN-EN 12975-2:2007 standard on the laboratory stand located in the Faculty of Mechanical Engineering in Krakow University of Technology. The flat liquid solar collector working in real conditions has been placed outside. The study determined the time constant and the instantaneous collector efficiency. Time constant was also determined numerically by using the developed mathematical model of the collector. The results were compared with those of the experiment. We also calculated the angle of incidence of solar radiation on the collector surface corresponding to the time conditions (day, hour), for which it`s instantaneous efficiency has been determined.

2

Symulacja pracy płaskich cieczowych kolektorów słonecznych w warunkach nieustalonych

Zima W., Dziewa P.

Rynek Energii

|

2011

|

Nr 5

52-57

PL

W pracy przedstawiono opis opracowanego modelu matematycznego, proponowanego do symulacji pracy płaskich cieczowych kolektorów słonecznych w warunkach nieustalonych oraz jego weryfikację eksperymentalną. Jest to model jednowymiarowy o parametrach rozłożonych. Oparty jest na rozwiązaniu równań opisujących zasadę zachowania energii dla szyby solarnej, warstwy powietrza pomiędzy szybą i absorberem, czynnika roboczego, absorbera oraz dla izolacji. Wyprowadzone równania różniczkowe rozwiązano za pomocą niejawnego schematu różnicowego. Wszystkie własności termofizyczne czynnika, warstwy powietrza oraz absorbera, jak również współczynniki wnikania ciepła, obliczane są na bieżąco. W celu eksperymentalnej weryfikacji proponowanego modelu zbudowane zostało stanowisko badawcze. Weryfikacja polegała na porównaniu zmierzonych, dla różnych warunków atmosferycznych, przebiegów temperatury czynnika na wylocie z kolektora z wynikami obliczeń numerycznych. Dla wszystkich analizowanych przypadków uzyskano w pełni zadowalającą zgodność tych przebiegów. Model proponowany jest dla symulacji dynamiki płaskich cieczowych kolektorów słonecznych pracujących w układzie kanałów równoległych lub serpentynowych z jedną lub dwoma szybami solarnymi.

EN

The mathematical model of a liquid flat-plate solar collector dynamics is presented. It is a one-dimensional model with distributed parameters. The proposed model is based on solving equations describing the en-ergy conservation for the glass cover, air gap between cover and absorber, absorber, working fluid, and insulation. To solve these equations, the implicit finite-difference scheme is suggested. The thermo-physical properties of the air gap, absorber, and working fluid are computed in on-line mode. The transient heat transfer coefficients are also computed in real-time. The efficiency of the method is confirmed by experimental verification. Comparing the measurement results of the transient fluid temperature at the collector outlet with computational results, satisfactory convergence is found. The presented model is suitable for collectors working in a parallel or in a serpentine tube arrangement with single or double covers.

3

Numeryczne modelowanie dynamiki płaskich cieczowych kolektorów słonecznych

Zima W., Dziewa P.

Archiwum Energetyki

|

2011

|

T. 41, nr 2

59-73

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.

4

Mathematical modelling of heat transfer in liquid flat-plate solar collector tubes

Zima W., Dziewa P.

Archives of Thermodynamics

|

2010

|

Vol. 31, no. 2

45-62

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 model of collector tube as 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 time-dependent. The proposed model is based on solving the equation describing the energy conservation on the fluid side. The temperature of the collector tube wall is determined from the equation of transient heat conduction. The derived differential equations are solved using the implicit finite difference method of iterative character. All thermo-physical properties of the operating fluid and the material of the tube wall can be computed in real time. The time-spatial heat transfer coefficient at the working fluid side can be also computed on-line. The proposed model is suitable for collectors working in a parallel or serpentine tube arrangement. As an illustration of accuracy and effectiveness of the suggested method the computational verification was carried out. It consists in comparing the results found using the presented method with results of available analytic solutions for transient operating conditions. Two numerical analyses were performed: for the tube with temperature step function of the fluid at the inlet and for the tube with heat flux step function on the outer surface. In both cases the conformity of results was very good. It should be noted, that in real conditions such rapid changes of the fluid temperature and the heat flux of solar radiation, as it was assumed in the presented computational verification, do not occur. The paper presents the first part of the study, which aim is to develop a mathematical model for simulating the transient processes which occur in liquid flat-plate solar collectors. The experimental verification of the method is a second part of the study is not presented in this paper. In order to perform this verification, the mathematical model would be completed with additional energy conservation equations. The experimental verification will be carry out in the close future.

5

Badania i modelowanie dynamiki cieczowego kolektora słonecznego. Część II. Wyniki pomiarów, obliczeń i porównań

Dziewa P., Zima W.

Ciepłownictwo, Ogrzewnictwo, Wentylacja

|

2009

|

R. 40, nr 12

9-12

PL

Zaproponowano model matematyczny kolektora, umożliwiający modelowanie jego pracy w warunkach nieustalonych. Jest to model jednowymiarowy o parametrach rozłożonych.

EN

A mathematical model of the collector is proposed. The model enables modelling of the collector operation in transient conditions. It is one-dimensional model with distributed parameters .

6

Modelowanie dynamiki cieczowych kolektorów słonecznych

Dziewa P., Zima W.

Zeszyty Naukowe. Elektryka / Politechnika Opolska

|

2008

|

Vol. 323, z. 60

111-112

EN

The paper presents a new one-dimensional mathematical model for simulating the transient processes which occur in the liquid flat-plate solar collectors. The proposed method considers the collector model as one with distributed parameters. In the suggested method one tube of the collector is taken into consideration. In this model the boundary conditions could be time-dependent. The proposed model is based on solving equation describing the energy conservation at the working medium side. The temperature of the separating 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 thermo-physical properties of the operating medium and the material of the separating wall could be computed in real time. The proposed model is suitable for collectors working in a parallel or serpentine tube arrangement. As an illustration of accuracy and effectiveness of the suggested method the computational verification was performed. It consists in comparing the results found using the presented method with results of available analytic solutions for transient operating conditions. Obtained conformity of results was very good.

7

Badania i modelowanie dynamiki cieczowego kolektora słonecznego. Część I. Stanowisko badawcze

Dziewa P.

Ciepłownictwo, Ogrzewnictwo, Wentylacja

|

2008

|

R. 39, nr 9

8-10

PL

Opisano stanowisko do badania płaskiego kolektora słonecznego zbudowane w Katedrze Maszyn i Urządzeń Energetycznych Politechniki Krakowskiej. Stanowisko przeznaczone będzie do wyznaczania charakterystyk i sprawności płaskiego kolektora słonecznego oraz do eksperymentalnej weryfikacji opracowanego modelu matematycznego. Wyniki pomiarów i obliczeń wraz z interpretacją zostaną przedstawione w najbliższym czasie.

EN

A test stand, built in the Cracow University of Technology (Faculty of Mechanical Engineering) and provided for an investigation of a flat solar collector, is presented. The stand will be designed for calculation of characteristics and efficiency of the collector. An experimental verification of the computer model will be also possible. The results of the measurements and calculations with interpretation will be presented in the nearest future.