Эксергетический анализ термодинамической эффективности теплоэлектроцентрали и её подсистем

щего собой программируемый цифровой термостат, обеспечивающий вывод цифрового сигнала в тот момент, когда уровень температуры превышает значение уровня регистра ТН, установленного пользователем. Выход остаётся активным, когда уровень температуры ниже значения уровня регистра ТЦ также

установленного пользователем. Пороги, прописанные в регистрах ТН и ТЦ задают требуемый гистерезис характеристики регулирования.

В работе были использованы датчик напряжения LV и датчик тока ЦТС 600^^3.

Библиографический список

1. Алексеева Т.Л., Рябчёнок Н.Л., Астраханцева Н.М., Астра-ханцев Л.А. Электронные преобразователи для ресурсосберегающих технологий. Иркутск: Изд-во ИрГУПС, 2010. 240 с.

2. Магистральные электровозы. Тяговые электрические машины / под ред. В.И. Бочарова, В.П. Янова. М.: Энергоатом-издат, 1992. 464 с.

3. Бабич В.М., Молин Н.И., Бакланов А.А. Анализ качества напряжения на токоприёмнике электровоза и в тяговой сети переменного тока // Труды ОмИИЖТ. 1975. Т. 171. С. 39-44.

4. Калинин В.К. Электровозы и электропоезда. М.: Транспорт, 1991. 480 с.

5. Некрасов О.А., Рутштейн А.М. Вспомогательные машины электровозов переменного тока. М.: Транспорт, 1988. 223 с.

6. Рябченок Н.Л., Алексеева Т.Л., Астраханцев Л.А., Асташ-ков Н.П. Повышение устойчивости асинхронных вспомогательных машин электровозов на основе микропроцессорной системы управления электроприводом // Транспортная инфраструктура Сибирского региона: материалы межвузовской науч.-практ. конф. Т. 2. Иркутск, 2009. С. 354-359.

7. Астраханцев Л.А., Рябчёнок Н.Л., Тихомиров В.А., Ми-хальчук Н.Л., Цыбульский В.С. Электронные преобразователи // Железнодорожный транспорт. 2008. № 10. С. 54.

УДК 620.9:697.3

ЭКСЕРГЕТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ТЕПЛОЭЛЕКТРОЦЕНТРАЛИ И ЕЁ ПОДСИСТЕМ

В.С. Степанов1, Н.В. Старикова2

Национальный исследовательский Иркутский государственный технический университет, 664074, Иркутск, ул. Лермонтова, 83.

2ООО «Инновационные технологии энергетики и металлургии», 664025, г. Иркутск, бул. Гагарина, 38.

Описана методика оценки термодинамической эффективности теплоэлектроцентрали и её элементов, основанная на использовании эксергетического метода анализа и понятий химической энергии и эксергии топлив. Это даёт возможность определить термодинамическую эффективность ТЭЦ в целом, её цехов, а также производств тепла и электроэнергии на основе энергетического и эксергетического КПД. Поскольку технологический процесс на ТЭЦ представляет собой комбинированное производство тепла и электроэнергии, в методике использован эксергетический критерий разнесения суммарного расхода топлива между производимыми на ТЭЦ видами энергии, характеризующимися разной работоспособностью. Это позволяет по отдельности анализировать производства этих продуктов на ТЭЦ и определять их энергетический и эксергетический КПД. Полученные результаты подтверждают полезность и даже необходимость привлечения второго начала термодинамики для оценки термодинамической эффективности теплоэлектроцентрали. Показано, что определение энергетического потенциала топлива на основе значений химической энергии и эксергии даёт возможность правильно оценить величину подведенной энергии, а также рассчитать энергетические и эксергетические КПД ТЭЦ. Ил. 1. Табл. 3. Библиогр. 6 назв.

Ключевые слова: теплоэлектроцентраль; энергетический баланс; комплексное производство; термодинамическая эффективность.

EXERGIC ANALYSIS OF THE THERMODYNAMIC EFFICIENCY OF THE HEAT AND POWER PLANT AND ITS SUBSYSTEMS

V.S. Stepanov, N.V. Starikova

National Research Irkutsk State Technical University, 83 Lermontov St., Irkutsk, 664074.

"Innovative Technologies of Power Engineering and Metallurgy" LLC, 38 Gagarin Blvd, Irkutsk, 664025.

The article describes an assessment procedure of the thermodynamic efficiency of a heat and power plant and its ele-

1 Степанов Владимир Сергеевич, доктор технических наук, профессор, преподаватель кафедры электроснабжения и общей электротехники, тел.: 89149228606, e-mail: stepanov@istu.edu.ru

Stepanov Vladimir, Doctor of technical sciences, Professor, Lecturer of the Department of Power Supply and General Electrical Engineering, tel.: 89149228606, e-mail: stepanov@istu.edu.ru

2Старикова Наталья Владимировна, начальник отдела управления строительными проектами, тел.: 89501054089, e-mail: natalia-starikova@yandex.ru

Starikova Natalya, Head of the Department of Construction Project Management, tel.: 89501054089, e-mail: natalia-starikova@yandex.ru

ments, based on the use of exergic method of analysis and the concepts of chemical energy and exergy of fuels. This enables with the opportunity to determine the thermodynamic efficiency of the heat and power plant as a whole and its workshops, as well as the production of heat and electricity based on the energtic and exergic efficiency. Since the technological process at the heat station is the combined production of heat and electric power, the procedure uses an exergic criterion of separation of the total fuel consumption between the kinds of energy produced at the heat station, characterized by a different capacity for work. It allows to analyze the production of these products at the heat station separately and to determine their energetic and exergic efficiency. The obtained results confirm the usefulness and even necessity of using the second law of thermodynamics to estimate the thermodynamic efficiency of the heat and power plant. It is shown that the determination of the fuel energy potential on the basis of the values of chemical energy and exergy provides the possibility of correct assessment of the input energy, as well as calculation of the energetic and exergic efficiencies of the heat and power plant. 1 figure. 3 tables. 6 sources.

Key words: heat and power plant; energy balance; integrated production; thermodynamic efficiency.

В нашей стране ещё в довоенные годы основным принципом снабжения потребителей теплом является теплофикация, главный элемент которой - теплоэлектроцентраль (ТЭЦ). Такой выбор сделан обоснованно, имеет технические, экономические и термодинамические преимущества. ТЭЦ - комплексный объект, на котором в одном агрегате производится два вида энергетической продукции: тепловая и электрическая энергия. Общеизвестно, что комплексное производство любых продуктов экономически выгоднее их раздельного производства, однако обоснованных и фундаментальных показателей для обоснования этого тезиса нет.

Остановимся на определении термодинамической эффективности ТЭЦ. Наиболее известным и распространённым показателем такой оценки является коэффициент полезного действия, представляющий собой отношение полезной (целевой) энергии к затраченной:

Л=£ 1пол/£Ьатр ,

где £1пол и £1затр - соответственно полезная и

затраченная энергия.

При расчёте КПД по выражению (1) не учитывается разное качество энергии, подведённой к генерирующей установке и полученной в ней целевой энергии. В частности для ТЭЦ, производящей такие разные по качеству продукты, как тепловая и электрическая энергия, КПД рассчитывается на основе её теплового баланса, который не учитывает качество как подведённой, так и полезной энергии и поэтому допускает возможность их суммирования.

Такой подход тем более удивителен, что уже давно (несколько десятилетий назад) разработаны для этой цели адекватные методы и показатели [1].

Учёт качества различных форм энергии, введение понятия эксергии дали возможность в подобных случаях использовать для оценки термодинамической эффективности технического объёкта двух КПД -энергетического (цэн) и эксергетического (цэкс):

пэн ~ £ 1пол / £ 1 затр ;

пэкс ~£Епол /£Езатр .

Для исследования различного рода технических систем была разработана новая методика составления энергетического баланса, построенного на основе как первого, так и второго законов термодинамики с

использованием понятий химическая энергия и эксер-гия веществ. Он был назван полным энергетическим балансом, поскольку позволяет учесть все виды энергии, включая химическую энергию топлива, сырья, продуктов и отходов рассматриваемого объекта [1]. Уравнение полного энергетического баланса имеет вид:

Еэл )' +

+ [ £ 1д(Ед)] "

Здесь Еэл, Ем - соответственно электрическая и механическая энергия; 1х, Ех - химическая энергия (энтальпия) и эксергия топлива, сырья, продуктов и отходов; 1д, Ед - тепловая энтальпия и эксергия,

вносимые в систему с потоком сырья, топлива, дутья и отводимые из неё с потоком продуктов и отходов, переданные процессу или отведенные из него излучением или теплопередачей (одним штрихом обозначены статьи прихода, двумя - статьи расхода).

Уравнение полного энергетического баланса в виде выражения (4) пригодно для исследования любых процессов и установок.

Величина затраченной в генерирующих установках энергии зависит от правильного определения энергетического потенциала сжигаемого в них топлива. До настоящего времени в качестве характеристики энергетического потенциала топлива используется теплота сгорания, причём в нашей стране в качестве такой характеристики выбрана низшая теплота сгорания - ОНР. Расчёт энергетической эффективности

топливосжигающих установок по ОнР означает искусственное снижение подведённой энергии и завышение их КПД. В настоящее время появились относительно новые, более универсальные энергетические характеристики топлив - их химическая энергия и эксергия. Химическая энергия и эксергия газообразных топлив рассчитываются как средневзвешенная величина данных характеристик для составляющих эти топлива компонентов по выражениям:

0

К = / vi1

X J X .

вх=Z VX.

где Vj - доля у-го химического элемента (простого вещества) или соединения в единице рассматриваемого газа; i0 , в0 - соответственно удельная хими-

xj xj

ческая энергия и эксергия у-го элемента (простого вещества) или соединения, принимаемая по [1, 2].

Однако для целого ряда твёрдых и жидких технических топлив известен химический состав, но не известны структурные связи содержащихся в них элементов. К таким топливам не применима общая методика определения химической энергии и эксергии веществ из-за отсутствия необходимых для расчёта термодинамических характеристик: стандартной энтальпии образования и абсолютной их энтропии. Поэтому для определения химической энергии и эксер-гии для технических топлив, имеющих неоднородный состав, используются различные приближённые методы.

Авторы работы [3] предположили, что 1 кг горючей массы топлива, имеющей формулу CmHnNpOqXrSt , вступает в реакцию горения и полностью сгорает:

CmHnNpOqXrSt +

2(m +1) - q + 2

n - r

^ m CO2 +| ^J Н20(ж) + PN2 + rHX+

+tS07 +AH0

При этом принималось Ов =-АН0 .

Здесь индексы т, п, р, ц, г и t - число атомов элементов С, Н, N О, галогенов (X) и S соответственно в 1 моле горючей массы топлива.

Изменение потенциала Гиббса в этой реакции определяется по выражению

AG0 =AH0-ToAS0

Изменение энтропии в реакции горения топлива АБ0 при стандартных условиях (7"0 = 298,15 К, р0 = 101,325 кПа) определяется в предположении, что энтропия топлива равна сумме энтропий составляющих его элементов и золы.

Авторы работы [4] предложили аналогичный подход с учётом того, что сера в топливе содержится как органическая, так и сульфидная (колчеданная). Формула топлива при этом относится не на горючую, а на органическую массу. На основе статистической обработки значений энтропии для чистых органических веществ ими предложены следующие выражения для расчёта органической массы: - жидких технических топлив

SOOpr = 4,69+18,41( Hn/Cm ) + 44,61( 0q/Cm ) -+ 86,01( Np/Cm ) + 86,61( St/Cm );

- твердых технических топлив

от-

Sl = 5,69 + 13,12(H„ / Cm ) + +14.19(0, / Cm ) + 21.45(Np / Cm ),

где (Hn/Cm),(Oq/Cm), (Np/Cm).(St/Cm) -

ношения числа молей водорода, кислорода, азота и серы соответственно к числу молей углерода в органической массе топлива.

Для расчёта энтропии рабочего топлива с учётом

влияния серы (S0), пирита (S0eS ), золы (S0on ), влаги (S0), а также энтропии смешения (ASCM) предложено следующее выражение:

sI = SP+S0+SL + S^+Sb + ASсм.

орг

Для оценки аА$см принимается молекулярная формула угля следующего вида:

с1Нт°пмр • к81¥е$>2 • хА р • р.

Предположив, что молекулы в топливе одинаковы, энтропию смешения можно найти по выражению

ASCM = -R ZMilnZi,

где / - универсальная газовая постоянная, равная 8,314 Дж/ (моль • К); л - массовый коэффициент

групп (типов), составляющих молекулу топлива; 2 -мольная доля типов.

На основе анализа рассмотренных методик нами была сформирована комбинированная методика, в которой расчёт химической энергии осуществляется по методике Ши-Фана, а расчёт эксергии ведётся с использованием значений энтропии топлив, определяемых по методике Икуми-Луо-Вэна. По этой методике нами были проведены массовые расчёты и установлены значения химической энергии и эксергии твёрдых и жидких топлив, используемых в стране. В результате этой работы сформирована база данных таких важнейших характеристик, как низшая теплота сгорания, энтропия, химическая энергия и эксергия, которые могут использоваться при проведении различных энергетических и термодинамических расчётов [1].

Ниже приведён пример расчёта полного энергетического баланса теплоэлектроцентрали, работающей на угле. Принципиальная схема и основное оборудование ТЭЦ показаны на рисунке. Станция укрупнённо представлена только двумя своими подразделениями - котельным и турбинным цехами, энергобалансы которых составлены по принципу «вход - выход».

2

Полный энергобаланс ТЭЦ рассчитан на производительность котлов 230 т пара в час с параметрами гпп = 510°С, рп =10,8 МПа и турбинами Т-87-90. Приход энергии (эксергии) с топливом определялся на основе удельных значений химической энергии и эксергии топлив, приведённых в [1]. Каждый энергетический поток характеризуется работоспособной частью (эксергией), которая указывается в скобках. В табли-

цах присутствуют также данные материального баланса электростанции.

Расчёты выполнены для отдельных ключевых подразделений теплоэлектроцентрали - котельного и турбинного цехов (табл. 1 и 2), а затем ТЭЦ в целом (табл. 3).

Приведённые в табл. 1 данные позволяют определить энергетический и эксергетический КПД котельного цеха, которые соответственно равны:

Таблица 1

Полный энергетический баланс котельного цеха ТЭЦ__

Статья баланса Масса, т Энергия (эксергия), ГДж/ч Процент

Приход

Топливо (уголь) 35,70 720(710) 100

Воздух организованный 281,90 0,0 0,0

Присосы воздуха 64,14 0,0 0,0

Итого 381,74 720(710) 100

Расход

Перегретый пар* (230) 572 (290) 79,44

Потери с отходящими газами (физическое тепло) 376,564 119,5 (36,24) 16,60

Потери от химического недожога (1,713) 18,7 (13,51) 2,60

Потери с золой 5,176 6,1 (3,56) 0,85

Потери тепла в окружающую среду - 3,7 (0,44) 0,51

Потери энергии от необратимости: - горения - теплообмена - - (203,45) -(162,8) -

Итого 381,74 720 100

Здесь и далее * - энергия целевой продукции.

Полный энергетический баланс турбинного цеха ТЭЦ

Таблица 2

Статья баланса Масса, т Энергия (эксергия), ГДж/ч Процент

Приход

Перегретый пар (р =10,8 МПа, /„ = 510°С) 230 572 (290) 100

Расход

Отпущенная электроэнергия* - 180 (180) 31,5

Потери в турбине - 38 (25) 6,7

Потери в электрогенераторе - 9(9) 1,6

Отпуск тепла потребителям* - 177,0 (66) 30,9

Расходы на собственные нужды - 32,0 (5,5) 5,6

Потери с охлаждённой водой - 136(4,5) 23,7

Итого 230 572 (290) 100

пК _ 1 пол , пэн _ Т _

1 затр

Е

пК _ Епол пэкс

572 720 290

_ 0,794;

_ 0,408.

Езатр 710

Здесь 1затр и Езатр соответственно равны химической энергии и эксергии израсходованного в котельной топлива В, т.е.

_ Ви _ В е

хт

1пол и Епол соот-

1 затр " 'хт ^ затр " хт

ветственно равны энергии и эксергии выработанного пара.

В табл. 2 приведён укрупнённый энергобаланс турбинного цеха ТЭЦ. В приходной его части указана только одна статья - перегретый пар, поступающий из котельной.

По аналогии с приведёнными балансами подразделений можно составить полный энергобаланс ТЭЦ в целом (табл. 3).

Теплоэлектроцентраль является комплексным объектом, на котором совместно производятся два вида полезной продукции - электрическая и тепловая энергия. Общепринятая оценка эффективности ТЭЦ осуществляется с помощью энергетического КПД, определяемого по выражению

ТЭЦ _ Эпол + Оп

Пэн _

В Он

где Опол - отпущенная потребителю тепловая энергия.

До того времени, как была разработана методика расчёта химической энергии и эксергии топлив, сто-

Полный энергетический баланс ТЭЦ

Таблица 3

Статья баланса Масса, т Энергия (эксергия), ГДж/ч Процент по энергии Процент по эксергии

Приход

Топливо (уголь) 35,7 720 (710) 100 100

Воздух организованный 281,9 0,0 (0,0) - -

Присосы воздуха 64,14 0,0 (0,0) - -

Итого 381,74 720 (710) 100 100

Расход

Отпущенная электроэнергия* - 180 (180) 31,5 25,35

Отпущенная тепловая энергия* - 177(66) 30,9 9,3

Расход на собственные нужды - 32 (5,5) 5,6 0,78

Потери с отходящими газами 376,57 119,5 (36,24) 16,6 5,1

Потери от химического недожога - 18,7 (18,51) 2,6 1,9

Потери с золой 5,17 6,1 (3,56) 0,85 0,5

Потери эксергии от необратимости: - горения - теплообмена - - (203,45) - (162,8) - 28,66 22,93

Потери в окружающую среду - 3,7 (0,44) 0,51 0,06

Потери в турбине - 38 (25) 6,7 3,52

Потери в электрогенераторе - 9(9) 1,6 1,27

Потери в конденсаторе - 136(4,5) 23,7 0,63

Итого 381,74 720 (710) 100 100

ронниками эксергетического метода анализа для оценки эффективности ТЭЦ было предложено КПД определять по следующему выражению:

Э + Е

ТЭЦ _ Эпол + Еа

пэкс

ве,

где Еа - эксергия отпущенной потребителю теплоты.

На наш взгляд, каждый из этих показателей имеет собственную прочную базу - соответственно энергетический и эксергетический балансы. И поэтому считаем, что каждым из них можно пользоваться с корректировкой значений энергии и эксергии используемого на ТЭЦ топлива.

С учётом этого оценку эффективности ТЭЦ, а также её турбинного цеха предлагается проводить на основе двух показателей - энергетического и эксерге-тического КПД, определяемых по выражениям: для турбинного цеха

т Эпол + ^пол "эн = Т

180+177 572

= 0,624;

т _

Чэкс =

Эпол + Еа 180+ 66

а- = 0,848;

епп 290

где 1пп, Епп - соответственно энтальпия и эксергия перегретого пара; Эпол - отпущенная электроэнергия; Опол - отпущенная тепловая энергия; и для ТЭЦ в целом

„тэц _ эпол + опол_ 180+177 _

Пэ

в - К

720

-= 0,496;

тТЭЦ^пол + Еа = 180+66 = 0,346.

пэкс

в - е„

710

Здесь ¿х , ех - соответственно удельная химическая энергия и эксергия топлива.

Подобным же образом можно подходить к задачам оценки эффективности энергетических объектов с более сложными внутренними связями, с более широким кругом выпускаемой продукции. Здесь имеются в виду различные схемы парогазовых установок, разнообразные энерготехнологические установки, а также распространённые на металлургических предприятиях такие комплексы, как паровоздуходувная станция (ПВС) + котельная или ТЭЦ-ПВС.

Определение суммарной (общей) термодинамической эффективности ТЭЦ, безусловно, очень важный показатель. Но производственный цикл на этом типе электростанций является комбинированным, т.е. в одном агрегате и на одном потоке пара осуществляется два процесса - снабжение тепловой энергией потребителей и производство электрической энергии. С термодинамической точки зрения это очень разные процессы. Возникает проблема разнесения общего расхода топлива между теплом и электроэнергией, поскольку от этого зависит топливная составляющая издержек, которая, в свою очередь, является базой для обоснования тарифов на тепло и электроэнергию для потребителей.

Согласно использующемуся в настоящее время «физическому» методу разнесения затрат между теп-

лом и электроэнергией на ТЭЦ все преимущества комплексного производства относятся на производство электроэнергии. Эксплуатационные расходы ТЭЦ распределяются с помощью коэффициентов, основанных на предварительном распределении расхода топлива.

Распределение топлива, израсходованного котельным цехом, между электроэнергией и теплом основывается на том, что удельный расход условного топлива на единицу тепла, отпускаемого с коллекторов ТЭЦ, определяется одинаково, независимо от того, откуда поступает пар для станционных бойлеров и паропреобразователей - непосредственно из котлов (через редукционно-охладительную установку) или из отборов турбин, по формуле: 0 1

Ь0 = а

7 П

н.т кот пт.о

т у.т./Гкал,

где пНтт - КПД котельного цеха (нетто тепловой); Пт.о - КПД теплофикационного отделения ТЭЦ.

Нами предлагается распределять расход топлива в соответствии с соотношением эксергии получаемых на электростанции видов продукции, т.е. в соответствии с суммарной эксергией произведённых электроэнергии и тепла. Метод разнесения не только топливной составляющей, но и суммарных эксплуатационных затрат по эксергетическому критерию предложен достаточно давно[1, 5, 6] и уже апробирован на примере ряда комплексных процессов цветной металлургии (со значительно большим количеством производимых видов продукции), при анализе процесса производства кокса (между коксом и коксовым газом) и т.д.

В соответствии с данными полного энергетического баланса (см. табл. 1) топливо, израсходованное в котельном цехе (35,7 т или 24,56 т у.т.), должно быть распределено в соответствии с соотношениями:

24,56-180=17,97 т у.т. на электроэнергию;

246

66

24,56-= 6,59 т у.т. на тепловую энергию.

246

Удельный расход топлива на выработку электроэнергии при этом составит 0,359 кг у.т./кВт-ч, на выработку тепловой энергии - 37,23 кг у.т./ГДж.

Полученные показатели, безусловно, непривычны для энергетиков, но эксергетический критерий разнесения топлива на ТЭЦ имеет фундаментальную термодинамическую основу и поэтому его использование позволяет объективно оценить энергоэффективность комбинированных установок.

Определив расходы топлива на производство электрической и тепловой энергии, можно рассчитать значения КПД каждого из них:

Э

р ^пол

1эн = вэ - /

Э

пэ =_ Эпол Чэкс ~

180 526,83

= 0,342;

вэ

180 519,5

= 0,346;

пп

т

т

т

е

х

т

,„т Пэн =

Qn

Bmi

E

ПЭКС ' Bm -*

177 193,17

= 0,916;

66 190,5

= 0,346.

Приведённые результаты принципиально отличаются от тех, которые получаются на основе разнесения затрат топлива по общепринятому в настоящее время «физическому» методу.

Таким образом, эксергетический анализ теплоэлектроцентрали позволяет абсолютно корректно провести все необходимые для термодинамической оценки расчёты:

- учесть работоспособность производимой на ТЭЦ продукции;

- обоснованно распределить соответственно эк-сергии произведённой тепловой и электрической энергии суммарные затраты топлива на ТЭЦ;

- определить термодинамическую эффективности как теплоэлектроцентрали в целом, так и её подсистем, производящих тепловую и электрическую энергию, по отдельности с учётом 2-го начала термодинамики.

Использование для оценки энергетического потенциала топлива таких характеристик, как их химическая энергия и эксергия, уточняют приходную часть энергобаланса и позволяют более правильно рассчитать КПД теплоэлектроцентрали и её подсистем.

Библиографический список

1. Степанов В.С., Степанова Т.Б. Эффективность использования энергии. Новосибирск: Наука, 1994. 257 с.

2. Степанов В.С. Химическая энергия и эксергия веществ. Новосибирск: Наука, 1990. 163 с.

3. Shie J. H., Fan L.T. Estimation of energy (enthalpy) and exer-gy (availability) contents in structurally complicated materials // Energy Sources. 1982. Vol. 6, No 1/2. Р. 1-46.

4. Ikumi S., Luo C.D., Wen C.Y. A method of estimating entro-

pies of coals and coal liquids // Can. J. Chem. Engng. 1982. Vol. 60. Р. 551-555.

5. Нитч Р. К эксергетической теории формирования затрат // Энергия и эксергия. М.: Мир, 1968. С. 94-105.

6. Калинина Е. И., Бродянский В.М. Термоэкономический метод разделения затрат в многоцелевой технической системе // Известия вузов. Энергетика. 1974. № 3. С. 58-63.

гп

т

УДК 697.24: 620.92

РАЗРАБОТКА СОЛНЕЧНОГО КОЛЛЕКТОРА С УЧЕТОМ КЛИМАТИЧЕСКОЙ ЗОНЫ ВОСТОЧНОЙ СИБИРИ

А.А. Туник1

Национальный исследовательский Иркутский государственный технический университет, 664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.

Представлены результаты первого этапа экспериментальных исследований в области солнечной энергетики, проведённых на кафедре инженерных коммуникаций и систем жизнеобеспечения. Разработан солнечный коллектор, трубы которого имеют зигзагообразную форму, что позволяет теплоносителю дольше находиться в греющей зоне, а значит, лучше прогреваться. Также был использован утеплитель, разработанный в НИ ИрГТУ на кафедре строительных конструкций и имеющий высокое сопротивление теплопередаче. Кроме того, на всю внутреннюю поверхность корпуса коллектора и лицевую сторону утеплителя нанесен лучеотражающий слой. А также была смонтирована экспериментальная установка по исследованию эффективности солнечных коллекторов в условиях климатической зоны Восточной Сибири. Ил. 3. Табл. 2. Библиогр. 2 назв.

Ключевые слова: солнечный коллектор; утеплитель; солнечная радиация; теплоноситель; трубки; теплопо-тери; коэффициент теплопроводности; сопротивление теплопередаче.

DEVELOPMENT OF A SOLAR COLLECTOR WITH THE REGARD FOR THE EASTERN SIBERIA CLIMATIC ZONE A.A. Tunik

National Research Irkutsk State Technical University, 83 Lermontov St., Irkutsk, 664074.

The article presents the results of the first stage of experimental researches in the field of solar energy held at the Department of Engineering Services and Life Support Systems. A solar collector, whose pipes have a zigzag shape is developed. This allows the heat transfer to remain in the heating zone longer, and hence, to warm up better. Also, the heat insulation is used that has been developed in NR ISTU at the Department of Building Structures and having a high resistance to heat transfer. Moreover, the entire inner surface of the collector shell and the front part of the heat insulation are coated with a beam reflecting layer. An experimental plant to study the efficiency of solar collectors under the conditions of the Eastern Siberia climatic zone has been assembled as well. 3 figures. 2 tables. 2 sources.

1Туник Александр Александрович, аспирант, тел.: 89645472276, e-mail: alextun@mail.ru Tunik Alexander, Postgraduate, tel.: 89645472276, e-mail: alextun@mail.ru