Giáo trình hướng dẫn cơ bản cách sử dụng các thiết bị lấy nguồn năng lượng mặt trời để sử dụng phần 2 pdf

54
ngy, láúy bàòng trë trung bçnh trong nàm tải vé âäü âang xẹt. Lục màût tråìi mc τ = 0,
nhiãût âäü âáưu ca panel v cháút lng bàòng nhiãût âäü t
o
ca khäng khê ngoi tråìi.
Cáưn tçm hm phán bäú nhiãût âäü cháút lng trong panel theo thåìi gian τ v táút
c cạc thäng säú â cho: t = t (τ, abδδ
t
, m
o
.Co, m.C
p
, ε D F
1
, G, δ
c
, δ
k
, δ
K
, λ
c
, λ
k
,
λ
K
, α, t
o

, ω, E
n
).

Cạc gi thiãút khi nghiãn cỉïu:
- Panel âỉåüc âàût cäú âënh trong mäùi ngy, sao cho màût thu F
1
vng gọc våïi màût
phàóng qu âảo trại âáút.
- Tải mäùi thåìi âiãøm τ, coi nhiãût âäü cháút lng v häüp thu âäưng nháút, bàòng t(τ).

Láûp phỉång trçnh vi phán cán bàòng nhiãût cho häüp thu:
Khi panel âàût cäú âënh (ténh)
. Xẹt cán bàòng nhiãût cho hãû gäưm cháút lng v häüp
kim loải, trong khong thåìi gian dτ kãø tỉì thåìi âiãøm τ.
Màût F
1
háúp thủ tỉì màût tråìi 1 lỉåüng nhiãût bàòng:
δQ
1
= ε
1
DE
n
sinωτ. F
1
.sinωτ.dτ, [J].

Lỉåüng nhiãût δQ
1
âỉåüc phán ra cạc thnh pháưn âãø:
- Lm tàng näüi nàng v häüp dU = m
o
.C
o
dt,
- Lm tàng entanpy lỉåüng nỉåïc ténh dI
m
= m.C
p
dt ,
- Lm tàng entanpy dng nỉåïc dI
G
= Gdτ C
p
(t - t
o
) ,

- Truưn nhiãût ra khäng khê ngoi tråìi qua âạy F
3
= ab v cạc màût bãn
F
2
= 2δ(a+b) våïi hãû säú truưn nhiãût k
3
= k
2
=
1
1
−
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
+
αλ
δ
c
c
, qua màût thu
F
1
= ab våïi k

1
=
1
3,1
1
−
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
++
αλ
δ
λ
δ
K
K
k
k

ϕ
o
ϕ(τ)
GC
P
t

o
o
t
o
t
α
α
1,3α
D
ε F = ab
1
1
E(τ)
t
D,
δΚ , λΚ
δκ , λκ
δ , m , Cp
m
o , Co
δc , λc
τn
ω
Hçnh 1: Mä t bi toạn panel läưìng kênh
, abδ
H
çnh 4.8. Mä hçnh tênh toạn bäü thu phàón
g

55
Vỏỷy coù tọứng lổồỹng nhióỷt bũng Q
2
= (k
1
F
1
+ k
2
F
2
+ k
3
F
3
) (t - t
o
) d ;
Do õoù, phổồng trỗnh cỏn bũng nhióỷt: Q
1
= dU + dI
m


+ dI
G
+ Q
2
seợ coù daỷng:

1
DE
t
F
t
sin
2
() d = dt miCi + (GC
p
+ k
i
F
i
) (t - t
o
) d.
Sau pheùp õọứi bióỳn T() = t() - t
o
vaỡ õỷt a =
C
P
Cm
FDE
ii
n
=

1

, [K/s],

b =
C
W
Cm
FkGC
ii
iip
=
+


, [s
-1
] thỗ phổồng trỗnh cỏn bũng nhióỷt cho panel tộnh laỡ:
T() + bT() = a sin
2
() (4.1)
vồùi õióửu kióỷn õỏửu T(0) = 0 (4.2)
Khi panel õọỹng õổồỹc quay õóứ dióỷn tờch hổùng nừng luọn bũng F
1
,

thỗ mỷt F
1

hỏỳp thuỷ õổồỹc: Q
1
=
1
DE

n
sin. F
1
.d, [J]. Do õoù, tổồng tổỷ nhổ trón, phổồng
trỗnh cỏn bũng nhióỷt cho panel õọỹng coù daỷng:
T() + bT() = a sin() (4.3)
vồùi õióửu kióỷn õỏửu T(0) = 0 (4.4)

Xaùc õởnh haỡm phỏn bọỳ nhióỷt õọỹ:
Haỡm nhióỷt õọỹ trong panel tộnh seợ õổồỹc tỗm ồớ daỷng T() = A() e
-b

.
Theo phổồng trỗnh (3.1) ta coù:
A () = a e
b


sin
2
.d =
2
a
e
b


(1- cos2)d =
b
a

2
( e
b


- I )
vồùi: I = cos2 .de
b

= I
b
b
b
e
b
2
2
)2cos2sin2(






+




tổùc laỡ: I =

22
4 b
be
b
+


[2sin2 + bcos 2] + C
1

Hũng sọỳ C
1
õổồỹc xaùc õởnh theo õióửu kióỷn õỏửu T(0) = 0 hay A(0) = 0, tổùc laỡ
C
1
=
2
)2/(1
1

b+
. Do õoù, haỡm phỏn bọỳ nhióỷt õọỹ chỏỳt loớng trong panel tộnh coù daỷng:
T() =
b
a
2
[1-
22
4 b
b

+

(2sin2 + bcos2) -
2
)2/(1


b
e
b
+

] (4.5)
Nóỳu duỡng pheùp bióỳn õọứi (Asinx + Bcosx) =
22
BA + sin (x + artg
A
B
) thỗ
haỡm (3.5) seợ coù daỷng:
T() =
b
a
2
[1-
22
4

+b
b

sin(2 + artg

2
b
) -
2
)2/(1


b
e
b
+

] (3.6)
Sọỳ haỷng cuọỳi cuớa tọứng coù giaù trở nhoớ hồn 1 vaỡ giaớm rỏỳt nhanh, nón khi >1h coù thóứ
boớ qua.
Haỡm nhióỷt õọỹ trong panel õọỹng laỡ nghióỷm cuớa hóỷ phổồng trỗnh (4.3), (4.4),
õổồỹc tỗm nhổ caùch trón, seợ coù daỷng:


56
T
â
(τ) =
2
)/(1 bb
a
ω
+

[sin(ωτ + artg
b
ω
) -
2
)/(1
ω
τ
b
e
b
+
−
] (4.7)
Säú hảng sau ca täøng ln nh hån 1 v gim khạ nhanh, nãn khi τ >2h cọ
thãø b qua.
Cạc hm phán bäú (4.6) v (4.7) s âỉåüc mä t åí hçnh 4.9 v hçnh 4.10.

Láûp cäng thỉïc tênh toạn cho panel ténh v âäüng:
Sỉí dủng cạc hm phán bäú (4.6) v (4.7) dãù dng láûp âỉåüc cạc cäng thỉïc tênh
cạc thäng säú k thût âàûc trỉng cho panel ténh v âäüng.
Panel ténh âảt nhiãût âäü cỉûc âải T
m
=
b
a
2
(1+
22
4

ω
+b
b
)
lục τ
m
= τ
n
(
ωπ
24
1
8
3
b
artg−
).
Panel âäüng âảt nhiãût âäü cỉûc âải T
âm
=
2
)/(1 bb
a
ω
+
> T
m

lục τ
âm

= τ
n
(
b
artg
ω
π
2
1
4
1
+ ).
Sau khi tênh nhiãût âäü trung bçnh trong 1 ngy nàõng cho mäùi panel theo cäng
thỉïc: T
n
=
∫
2/
0
)(
2
n
dT
n
τ
ττ
τ
,
V dãù dng tçm âỉåüc cäng sút nhiãût hỉỵu êch trung bçnh Q
n

= GC
p
T
n
, [W],
lỉåüng nhiãût thu âỉåüc mäùi ngy Q =
nn
Q
τ
2
1
, [J], .v.v.
Hiãûu sút nhiãût panel η =
1
FE
Q
n

våïi
E
=
n
n
n
n
EdE
n
∫
=
2/

0
2
2sin
2
τ
π
τ
τ
τ
π
τ
. Cạc cäng thỉïc củ thãø cho cạc loải
panel âỉåüc giåïi thiãûu åí bng 4.2.

Cạc säú liãûu tênh toạn cho panel 1 m
2
ténh v âäüng:
Trong bng 4.1 giåïi thiãûu cạc säú liãûu tênh toạn cho máùu panel 1m
2
våïi häüp
thu kêch thỉåïc abδ = 1 x 1 x 0,01 m
3
, âỉåüc lm bàòng thẹp táúm dy δ
t
= 0,001m,
C
o
= 460 J/kgK , màût thu F
1
= 1m

2
, âäü âen ε = 0,95, låïp khäng khê dy δ
k
=
0,01m, táúm kênh dy δ
K
= 0,005 m , λ
K
= 0,8 W/mK , âäü trong D = 0,95, låïp cạch
nhiãût bäng thy tinh dy δ
C
= 0,02 m, λ
C
= 0,055W/mK, dng nỉåïc qua panel cọ
G = 0,002 kg/s våïi nhiãût âäü t
o
= 30
o
C. Cỉåìng âäü bỉïc xả cỉûc âải E
n
, láúy trung bçnh
trong nàm tải  nàơng, åí vé âäü 16
o
bàõc, l E
n
=
∑
ni
E
365

1
= 940 W/m
2
.



57



















Hỗnh 4.9. Haỡm nhióỷt õọỹ khi tộnh t() vaỡ khi õọỹng t
õ
() cuớa panel 1m

2
coù W > W
S

Baớng 4.1. Caùc sọỳ lióỷu tờnh toaùn cho panel 1m
2


Thọng sọỳ tờnh toaùn Cọng thổùc tờnh Giaù trở ồn vở
Hóỷ sọỳ toớa nhióỷt ra khọng khờ
=
i
k



C(G
r
P
r
)
n


8,5

W/m
2
K

Hóỷ sọỳ truyóửn nhióỷt lón trón
k
1
=
1
3,1
1









++




K
K
k
k


2,2

W/m

2
K

Hóỷ sọỳ truyóửn nhióỷt qua
lồùp caùch nhióỷt
k
2
=
1
1









+


C
C


2,1

W/m
2

K
Khọỳi lổồỹng voớ họỹp thu m
0
=
t

t
(2F
1
+ 4 ) 16 kg
Khọỳi lổồỹng nổồùc tộnh m = F
1
( - 2
t
) 8 kg
Nhióỷt dung họỹp nổồùc C = m
0
C
o
+ mC
p
40752 J/K
Doỡng nhióỷt dung qua họỹp W = GC
P
+ k
i
F
i
12,7 W/K
Cọng suỏỳt hỏỳp thuỷ max P = D E

n
F
1
853,8 W
Tọỳc õọỹ gia nhióỷt max
a =
C
P

0,021 K/s
t

m

681012
12,9
14 16
18h
0
20
40
60
80
100 C
o
30
õ()
t
()
t

95,4 C
o
94 C
o
72 C
o
45 C
o
64 C
o
36 C
o


58
Tỏửn sọỳ dao õọỹng rióng
cuớa panel
b =
C
W

3,13.10
-4
s
-1

Tọỳc õọỹ goùc tia nừng
=
n

2

7,27.10
-5
rad.s
-1

Baớng 4.2. Cọng thổùc chung tờnh caùc thọng sọỳ kyợ thuỏỷt õỷc trổng vaỡ caùc sọỳ lióỷu cho
panel nổồùc noùng 1m
2
coù W > W
S
.

Panel tộnh Panel õọỹng
Thọng sọỳ
õỷc trổng
Cọng thổùc tờnh Sọỳ lióỷu Cọng thổùc tờnh Sọỳ lióỷu
ọỹ gia
nhióỷt max
T
m
=
)
4
1(
2
22

+
+
b
a
b
a

64
o
C
T
õm
=
2
)/(1 bb
a

+

65,4
o
C
Nhióỷt õọỹ
max
t
m
=t
o
+
22

4
1(
2

+
+
b
b
b
a
)
94
o
C
T
õm
= t
o
+
2
)/(1 bb
a

+

95,4
o
C
Thồỡi õióứm
õaỷt T

m


m
=
n








24
1
8
3
b
artg

6,8h

õm
=
n

+
b
artg


2
1
4
1

6,9h
Nhióỷt õọỹ
cuọỳi ngaỡy
t
c
= t
o
+
)4(
2
22
2
bb
a
+

36
o
C
t
õc
= t
o
+
22
b
a
+



45
o
C
ọỹ gia nhióỷt
TB
T
n
=
b
a
2

34
o
C

T
õn
=
(
)
()
22
22
2
bb
ba
+
+



42
o
C
Cọng suỏỳt
hổợu ờch TB
Q
n
=
b
a
2
GC
p

280 W
Q
õn
= GC
p
(
)
()
22
22
2
bb
ba
+
+



349 W
Saớn lổồỹng
nhióỷt 1 ngaỡy
Q

=
b
a
n
4

GC

p

12MJ
Q
õ
=GC
p
2
n

(
)
()
22
22
2
bb
ba
+
+



15MJ
Saớn lổồỹng
nổồùc noùng
M =
G
n
2

, t
n
= t
o
+ T
n
86kg
ồớ 64
o
C
M =
G
n
2

, t
õn
= t
o
+ T
õn

86kg
ồớ 72
o
C
Hióỷu suỏỳt
nhióỷt panel
=

1
4bEnF
aGC
p


46%
=
(
)
()
22
1
22
2
2
bbEnF
baGC
p
+
+



58%

ióửu kióỷn õóứ chỏỳt loớng sọi trong panel:
óứ thu õổồỹc nổồùc sọi coù nhióỷt õọỹ t
s
cỏửn coù õióửu kióỷn t

m
t
s
hay T
m
t
s
- t
o
= T
s
.
ióửu kióỷn sọi trong panel õọỹng laỡ:
T
õm
=
22

+bC
P
T
s
hay b =
C
W

2
2

s
CT
P