Обґрунтування параметрів та режимів роботи теплового акумулятора з твердим акумулюючим матеріалом пористої структури для геліотермічних установок
DOI:
https://doi.org/10.31734/agroengineering2022.26.077Ключові слова:
тепловий акумулятор, тепломасообмін, геліотермічна установкаАнотація
Розроблено новий тип акумулятора з твердим теплоакумулюючим матеріалом пористої структури для геліотермічної установки, який базується на використанні екологічно чистого і відновлюваного джерела теплової енергії – сонячного випромінювання та акумульованого тепла.
Обґрунтовано конструктивно-технологічну схему насадного теплового акумулятора з використанням гальки та проаналізовано режими його роботи. Для оцінки ефективності акумулятора встановлені такі чинники: спектральний склад поглиненого випромінювання, що визначає швидкість нагрівання гальки, організація поля випромінювання за рахунок керування потоком теплоносія, властивості досліджуваного матеріалу і нещільності середовища, зміна умов теплообміну, геометричні параметри акумулятора.
Отримано математичну модель, за допомогою якої можна розрахувати значення поглинання температурного градієнта в умовах нерухомого пористого шару гальки і регламентувати глибину проникнення теплового потоку для конкретного шару акумулятора, в якому відбуваються фазові перетворення.
Запропоновано методику інженерного розрахунку теплових полів для нерухомого пористого шару гальки та рекомендації щодо їх успішного використання в геліотермічній установці для забезпечення її роботи в нічний час та в умовах часткової хмарності. Вибір таких теплоакумулюючих елементів передбачав дослідження теплового потоку в пористому шарі і енергії конвективного теплообміну. Встановлено, що найперспективнішим щодо використання як акумулятора сонячної радіації в режимі температур 30…50 ºС є шар гальки з пористою структурою за використання якого енергія, що підводиться до теплового акумулятора, становила 615,4 кДж, а нагрівання теплоакумулюючого матеріалу масою 50 кг на 1 ºС дало змогу акумулювати 42,25 кДж/ºС тепла.
Посилання
Enerhetychna stratehiia Ukrainy na period do 2035 roku. Bila knyha enerhetychnoi polityky Ukrainy «Bezpeka ta konkurentnospromizhnist» (2015). Kyiv.
Janjai, S., Phusampao, C., Nilnont, W., Pankaew, P., &Janjai, S. (2014). Experimental performance and modeling of a greenhouse solar dryer for drying macadamia nuts. International Journal of Scientific & Engineering Research, 5, 1155-1161.
Kaveh, M., Amiri Chayjan, R., & Esna-Ashari, M. (2015). Thermal and physical properties modelling of terebinth fruit under solar drying. Research in Agricultural Engineering, 61 (4), 150−161. doi: 10.17221/45/2013-RAE.
Khazimov, Z. M., Bora, G. C., Khazimov, K. M., & Khazimov, M. Z. (2014). Modeling of the motion of free convective drying agent in plastic helio dryer. Journal of Engineering Thermophysics, 23(4), 306−315. doi: 10.1134/S1810232814040080.
Kituu, G. M., Shitanda, D. R., Kanali, C. L., & Mailutha, J. T. (2010). Thin layer drying model for simulating the drying of tilapia fish in a solar tunnel dryer. Journal of Food Engineering, 98 (3), 325−331. doi: 10.1016/j.jfoodeng.2010.01.009.
Korobka, S., Babych, M. (2017). Substatiation of the constructive-technologocal parameters of a solar fruit dryer. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1(8 (85)), 13-19.
Korobka, S., Babych, M., Krygul, R., & Zdobytskyj, A. (2018). Results of research into technological process of fruit drying in the solar. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1/8(91), 64-73.
Manoj, M., Manivaimair, A. (2013). Simulation of solar dryer utilizing green house effect for cocoa bean drying. International Journal of Advanced Engineering Technology, 4 (2). Retrieved from http://www.technicaljournalsonline.com/ijeat/VOL%20IV/IJAET%20VOL%20IV%20ISSUE%20II%20APRIL%20JUNE%202013/Vol%20IV%20Issue%20II%20Article%207.pdf.
Misha, S., Mat, S., Ruslan, M. H., Sopian, K., & Salleh, E. (2013). Review on the Application of a Tray Dryer System for Agricultural Products. World Applied Sciences Journal, 22, 3, 424−433. doi: 10.5829/idosi.wasj.2013.22.03.343.
Mohanraj, M., & Chandrasekar, P. (2009). Performance of a forced convection solar drier integrated with gravel as heat storage for chili drying. Journal of Engineering Science аnd Technology, 4, 3. Retrieved from https://www.researchgate.net/publication/49593948_Performance_of_a_forced_convection_solar_drier_integrated_with_gravel_as_heat_storage_material.
NASA Surface meteorology and Solar Energy. Retrieved from http://eosweb.larc.nasa.gov/cgibin/sse/grid/cgi?uid=3030.
Sazhin, B. N. (1984). Osnovy tekhniki sushki: Ucheb. posobye. Moskva: Khimiya.
Shargut, Ya. V., & Petela, R. Y. (1968). Eksergyia: Ucheb. posobye. Moskva: Energyia.
Urmashev, B. A., Danaev, N. T., & Darybaev, B. S. (2012). On a Problem of Thermal Convection with Unset Flow Rate. In IECMSA-2012: 1st International Eurasian Conference on Mathematical Sciences and Applications. Prishtine.
Yermuratskiy, V. V., Yermuratskiy, V. V., & Yermuratskiy, P. V. (2015). Effektivnost primeneniya ploskikh reflektorov v gelíoustanovkakh. Vestnik Institutu energetiki AN Moldovy. Problemy regionalnoy energetiki, 1, 1-6.
