Проектирование солнечной системы теплоснабжения жилого здания

Тип работы:
Курсовая
Предмет:
Физика


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

Аннотация

Курсовая работа представлена расчетно-пояснительной запиской на 20 страницах печатного текста и графической частью, включающей 1 лист формата А3.

В расчетно-пояснительной записке выделены следующие разделы: расчет тепловых нагрузок жилого здания, проектирование солнечной системы теплоснабжения, выполнение проектного или поверочного расчета и выбор основного оборудования.

В графической части представлены схема солнечного теплоснабжения, конструкция солнечного коллектора и годовые график теплопотребления объекта и теплопоступления солнечной радиации.

1. Исходные данные

Таблица 1 Исходные данные

Вариант

Объект

Этажность

Площадь,

Количество

человек

Умывальник (у), ванна (в), душ (д), мойка (м)

Ориентация

коллектора

03

Жилой дом

-23

191

1

56

4

У, В, М

ЮВ

Таблица 2 Средние температуры наружного воздуха

Вариант

Широта местности, град.

I

II

III

IV

V

VI

VII

VIII

IX

X

XI

XII

03

52,2

-5,2

-4,3

-0,3

7

13,9

17

18,6

17,3

13

7,1

1. 6

-2

2. Определение тепловой мощности объекта

Тепловая мощность системы отопления определяется по укрупненным показателям [1, с. 18].

;

.

Из приложения Б выписываем суточные средние наружные температуры воздуха для заданной местности и делаем пересчет по формуле:

.

Теплопотребления системы отопления сводим в таблицу 1.

Таблица1 Тепловая мощность системы отопления

I

II

III

IV

V

VI

VII

VIII

IX

X

XI

XII

31

28

31

20

20

30

31

-5,2

-4,3

-0,3

7

13,9

17

18,6

17,3

13

7,1

1. 6

-2

129

124

101,8

61,2

22,8

5,6

-3,3

3,9

27,8

60,6

91,2

111,2

,

3999

3472

3155,8

1224

-

-

-

-

-

1212

2736

3447,2

Выбираем месяцы с температурой. Отопительный сезон длится

;

.

Определение тепловой мощности системы горячего водоснабжения.

На основании [3, табл. 3. 2] норма потребления горячей воды принимается на одного жителя в сутки для жилого дома. Определяем среднюю тепловую мощность системы горячего водоснабжения в зимний и летний периоды.

,

.

3. Построение годового графика

На основании данных таблиц 1 и 2 строим годовой график теплопотребления

Рисунок 1 Годовой график теплопотребления.

4. Интенсивность прямой и рассеянной солнечной радиации

По приложению В для заданной широты местности выписываем в таблицу 3 интенсивность падающей солнечной радиации для каждого светового дня, для каждого месяца, суммируя теплопоступления в интервале времени с 8 до 16 часов.

Используя приложение В производят интерполяцию величин близлежащих широт и вычисляем величины, соответствующие заданной широте.

Таблица 3 Интенсивность прямой и рассеянной солнечной радиации для 52,2о, на горизонтальную плоскость

часы

мес.

8

9

10

11

12

13

14

15

16

I

II

III

IV

V

VI

VII

VIII

IX

X

XI

XII

Положения солнечных лучей на земную поверхность и плоскость коллектора

Рисунок 2. Углы, характеризующие положение точки на земной поверхности

(а) и наклонной поверхности коллектора солнечной энергии (б) относительно солнечных лучей: — широта местности, — часовой угол, — склонение Солнца, — угол падения солнечных лучей на наклонную поверхность КСЭ, — угол высоты Солнца, — азимут Солнца, — азимут наклонной поверхности.

Интенсивность падающей солнечной радиации для каждого светового дня определяется по выражению

,

где и — коэффициенты расположения солнечного коллектора.

Коэффициенты расположения солнечного коллектора для рассеянной радиации зависит от угла наклона солнечного коллектора к горизонту угол. И, тогда,

Угол наклона коллектора к горизонту принимается

— для круглогодичных солнечных систем;

— для систем, работающих в летний период.

Коэффициент расположения солнечного коллектора для прямой радиации является функцией широты местности угла наклона коллектора, угла склонения солнца, который зависит от времени дня. Для упрощения составлены таблицы (приложение Д), по которым определяют в зависимости от широты местности и угла склонения солнца для каждого месяца.

Угол склонения солнца приведен в таблице приложения Г.

Все расчеты пересчета интенсивности радиации, падающей на наклонную плоскость солнечного коллектора, сводим в таблицу 4.

Таблица 4Интенсивность солнечной радиации на наклонную поверхность солнечного коллектора

I

II

III

IV

V

VI

VII

VIII

IX

X

XI

XII

,

35

39

43

47

49

50

50

48

48

40

36

35

3,3

2,49

1,74

1,22

0,92

0,82

0,85

1,09

1,53

2,2

3,1

3,8

232

591

1100

2111

2982

3280

2964

2483

1551

716

334

196

515

812

1249

1540

1577

1588

1669

1481

1177

780

466

381

,

961,3

1780,2

2388,6

3160,6

3342,7

3293

3153,6

3269,3

2820,3

1871,6

1212,5

889,6

,

29,8

49,8

74,05

94,8

103,6

98,8

97,8

102,2

84,6

58,02

36,4

27,6

5. Определение КПД установки

КПД установки определяют по выражению

,

где — приведенная оптическая характеристика коллектора (принимается для одностекольных коллекторов 0,73; для двухстекольных — 0,63). Принимаем — приведенный коэффициент теплопередачи коллектора (для одностекольных -; для двухстекольных —).

Принимаем — разность средней температуры теплоносителя и средней дневной температуры наружного воздуха. Рекомендуется принимать

, ,

где и — температура воды на входе и на выходе из коллектора.

Расчет ведется для зимнего и летнего периода. Все расчеты сводятся в таблицу 5.

Таблица 5 Среднемесячный КПД установки

I

II

III

IV

V

VI

VII

VIII

IX

X

XI

XII

,

-5,2

-4,3

-0,3

7

13,9

17

18,6

17,3

13

7,1

1. 6

-2

,

40,2

39,3

35,3

28

33

26,1

23

21,4

22,7

27

27,9 32,9

33,4

37

,

29,8

49,8

74,05

94,8

103,6

98,8

97,8

102,2

84,6

58,02

36,4

27,6

0,51

0,54

0,56

0,57

0,57

0,57

0,57

0,57

0,57

0,56

0,54

0,52

6. Поверхность солнечных коллекторов

Площадь поглощающей поверхности солнечных коллекторов при наличии резервного источника (котла-дублера) теплоты определяем по зависимости

,

где — среднемесячное количество теплоты на отопление и горячее водоснабжение.

Все расчеты сводим в таблицу 6.

солнечный радиация тепловой мощность

Таблица 6 Площадь коллекторов

I

II

III

IV

V

VI

VII

VIII

IX

X

XI

XII

,

5038,1

4410,6

4194,9

2109,4

666,5

645

666,5

666,5

645

2118,9

3741,6

4486,3

,

331

164

101

39

11

12

12

11

13

65

190

312

Принимаются солнечные коллекторы площадью, А при максимальной величине.

7. Годовая выработка теплоты солнечной системой теплоснабжения

Количество теплоты, которое вырабатывается солнечной системой теплоснабжения

.

Все расчеты сводим в таблицу 7.

Таблица 7 Количество теплоты, вырабатываемое солнечной системой

I

II

III

IV

V

VI

VII

VIII

IX

X

XI

XII

,

29,8

49,8

74,05

94,8

103,6

98,8

97,8

102,2

84,6

58,02

36,4

27,6

0,51

0,54

0,56

0,57

0,57

0,57

0,57

0,57

0,57

0,56

0,54

0,52

,

182,4

322,7

571,6

648. 4

708,6

675,8

669

699

578,7

389,9

235,9

172,2

Суммарное количество теплоты, получаемое от солнечной радиации:

.

8. Годовой график теплопоступления

На основании таблицы 7 строим годовой график теплопоступления

Рисунок 4 Годовой график теплопоступления.

9. Подбор бака-аккумулятора

Объем бака-аккумулятора определяется по выражению

,

где — поверхность солнечных коллекторов,.

10. Расчет и подбор змеевика

Для нагрева воды в баке-аккумуляторе устанавливаются змеевики из стальных труб 20 [3, табл. 3, 4], указывается суммарная длина и поверхность нагрева змеевика 1,75.

11. Расчет водоподогревателя системы горячего водоснабжения

Определяем расход нагреваемой воды

,

где = 4,19.

Находим требуемую поверхность нагрева

,

где — продолжительность дневного цикла работы солнечной системы

С; - коэффициент теплопередачи.

,

где, а = 5 500 для секционных скоростных теплообменников типа ТУ 400−28−255−77Е; и — скорости движения теплоносителя в трубном и межтрубном пространстве теплообменника, рекомендуется принимать от 0,5 до 1,0 м/с.

Задавшись скоростью воды, вычисляем площадь живого сечения трубного пространства

,

где — плотность нагреваемой воды, принимаем = 1 000 кг/м3.

Выбираем скоростной подогреватель ТУ 78 УССР № 1 с техническими данными: м2/секции; м2; м2.

Уточняем действительную скорость нагреваемой воды

.

Приняв температуру нагрева теплоносителя в солнечных коллекторах равной С, определяем расход греющего теплоносителя

,

где — температура теплоносителя, поступающего в коллектор.

Определяем действительную скорость греющего теплоносителя

.

Находим и

,

.

Определяем количество секций

секции.

12. Подбор котла-дублера

В случае отсутствия солнечной радиации или недостаточности ее теплоснабжение проектируемого объекта осуществляется с помощью котла-дублера.

Тепловая мощность котла-дублера должна обеспечивать систему отопления и горячего водоснабжения, кВт

.

По теплопроизводительности, учитывая вид топлива, выбираем котел типа КВ-ГМ-30 с техническими характеристиками: кВт; %; С.

13. Экономия топлива

Количество сэкономленного за год условного топлива благодаря использованию солнечной системы теплоснабжения

,

где — годовые теплопоступления, получаемые от солнечных коллекторов, ГДж/год.

Литература

1. Тепловой пункт сельскохозяйственных производственных и жилых зданий: методические указания к курсовому и дипломному проектированию для студентов специальности 31. 14 «Электрификация и автоматизация сельского хозяйства» / БГАТУ, кафедра энергетики; сост. А. Г. Цубанов, В. А. Коротинский, А. Л. Синяков. -- Минск.

2. Справочник по теплоснабжению сельского хозяйства / Л. С. Герасимович [и др.]. — Минск: Ураджай, 1993 г.

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой