Практический метод теплотехнического расчета солнечного коллектора

Определение температур теплоносителя, нагреваемого в солнечном коллекторе (СК) и количества тепловой энергии, полученного им (Q), а также оценка теплотехнической эффективности СК непосредственно взаимосвязаны с расчетом температурного поля тепловоспринимающей поверхности панели, процесса теплообмена с наружным воздухом через стекло (Q_пн) и внутренним воздухом через тепловую изоляцию (Q_пв), вследствие чего возникает потребность составления и решения системы уравнений в частных производных, которые описывают вид нестационарного температурного поля в солнечном коллекторе.

Но, однако, в процессе проектирования гелиоустановок, применяемых в быту, вполне достаточно произвести расчет СК для конкретного расчетного момента, с учетом стационарных условий. В процессе описания стационарного теплообмена СК используются следующие понятия коэффициентов теплопередачи:

– от тепловоспринимающей панели к окружающему воздуху К¹_н , определяющего тепловые потери Q_пн;

– от тепловоспринимающей панели к воздуху внутри ящика К_вн , определяющего тепловые потери Q_пв;

– общего коэффициента теплопередачи от теплоносителя к воздуху К_об , который учитывает комплексное воздействие окружающей среды, – температуры наружного воздуха и солнечного излучения и, в итоге, являющегося функцией коэффициентов К¹_н и К_вн: К_об = f (К¹_н , К_вн).

Коэффициент теплопередачи от тепловоспринимающей панели к воздуху внутри коллектора К_вн подсчитывается по заданной толщине тепловой изоляции σ_ти и коэффициента теплопроводности λ_ти тепловой изоляции солнечного коллектора.

При проведении расчетов тепловых потерь тепловоспринимающей панели достаточно сложно определяется коэффициент теплопередачи К¹ _н , т. к. он сильно зависит от коэффициентов лучистого и конвективного теплообмена тепловоспринимающей панели и стеклянных покрытий между собой и наружным воздухом. А коэффициенты конвективного и лучистого теплообмена зависят от температуры тепловоспринимающей панели и стеклянных покрытий. Поэтому коэффициент теплопередачи от тепловоспринимающей панели к окружающему воздуху К¹ _н и общий коэффициент теплопередачи от теплоносителя к воздуху К_об приходится находить с помощью метода последовательных приближений.