Математическое моделирование работы ГЭТУ в режиме одновременного нагрева водыв бойлере и теплоносителя системы отопления
В данном режиме работы ГЭТУобеспечивается одновременныйнагрев технологической водыв бойлере итеплоносителя, циркулирующего в системе отопления. Поэтому результаты исследования, направленные на выявление закономерности распределения тепловой мощности установкимежду систем ГВС и отопления, протекания теплообменных процессовпредставляет научный и практический интерес.
Для осуществления данного режима должны быть включены в работу насосы 21, 27, 33(в светлое время суток),электромагнитные клапаны 18, 24 –открыты, а электромагнитный клапан 11 –закрыт (рисунок 1).
Процессы нагрева технологической водыитеплоносителя системы отопления были подробно рассмотреныв отдельности в предыдущих подразделах. Ихматематической модели можно использовать для составления данного режима работы ГЭТУ.
Учитывая, что при работе ГЭТУ в данном режиме оба теплообменника одновременно участвуют в теплообменных процессах и тепловая мощность установкираспределяется между ними в зависимости от площадей их теплопередающих стенок и расходов циркулирующих через них вод, а также имеет место саморегулирование мощности, можно составить следующую математическую модель для данного режима:
Полученная математическая модель (31)позволяет проследить динамику изменения температуры теплоносителей в элементах ГЭТУ, оценить влияние конструктивных и энергетических параметров на тепловые режимы теплообменных аппаратов и оптимизировать их.
|
|
|
(31)
, 
, 
Оптимизация параметров солнечного нагревательного контура
В состав солнечного нагревательного контура входят гелиоколлектор, теплообменник ТО3 и циркуляционный насос. Оптимизации подлежат площадь апертуры гелиоколлектора (площадь теплоприемной поверхности гелиоколлектора), площадь теплообменной поверхности теплообменника ТО3 и расход циркулирующей по контуру теплоносителя.
Критерием оптимизации является заданная конечная температураtтвводы в бойлере, которая должна быть достигнута в дни с наибольшей плотностью солнечной радиации.
Исходя из условия максимального использования солнечной энергии в летний период, задаемсяtтв =70 0С. Среднедневная интенсивность солнечной радиации (с 9 ч утра до 18 ч), падающая наклонную поверхность,в первой декаде июля примерно составляет qc=760 Вт/м2.
Другие исходные данные: 
ηоп= 0,8;k1=1 Вт/м2 
tос= 30 ºС;
к2=0,001 Вт/м2 
=5177 Дж/кг 
;Кто3=1200 Вт/ м2 ;
Для решения этой задачи использовалась математическая модель (29), нопри этом ζ=1, δ=0, т.е. работает только солнечный нагрев. Решение системы (29) дифференциальных уравнений производилось численным методом при помощи программы MathCAD. Проводились серий расчетов и каждый раз менялись значения 
таким образом, чтобы значение tтвбыло близко к заданному.Причем, значения изменялись в пределах производительности бытовых циркуляционных насосов, аFгкс учетом того, что гелиоколлектор собирается из нескольких секции, имеющих разные площади апертуры. В результате получены следующие оптимальные значения: Fгк= 5,7 м2; 
Fто3= 0,5 м2.
|
|
|
Результаты расчетов при этих значениях приведены вПРИЛОЖЕНИИ Г.На рисунке 5показана динамика изменения температур воды в бойлере и теплоносителя на входе теплообменникаи на выходе из него при оптимальных значенияхFгк= 5,7 м2; Fто3= 0,5 м2.
Рисунок 5–Динамика изменения температур воды в бойлере и теплоносителя в коллектореи теплообменнике ТО3 в летнее времяпри оптимальных значениях Fгк= 5,7 м2; 
Fто3= 0,5 м2
Как видно из рисунка5, к 18 часам летнего днязначение приближается к 68,5 ºС.
Такие же расчеты выполнены для зимних условий. В начале февралясреднедневная интенсивность солнечной радиации (с 9 ч утра до 17 ч), падающая наклонную поверхность, примерно составляет qc=450 Вт/м2.
Другие исходные те же, что и в предыдущем случае,tос = –10 ºС, расход теплоносителя уменьшен почти 2 раза, т.е. 
|
|
|
На рисунке 6показана динамика изменения температур воды в бойлере и теплоносителя в коллектореи теплообменнике ТО3 в зимнее время при оптимальных значениях Fгк= 5,7 м2; 
Fто3= 0,5 м2.
Рисунок6–Динамика изменения температур воды в бойлере и теплоносителя в коллектореи теплообменнике ТО3 в зимнее время при оптимальных значениях Fгк= 5,7 м2; Fто3= 0,5 м2
Из анализа графиков на рисунка 6 следует, что в феврале, при температуре наружного воздухаtос = –10 ºСи ясной погоде, гелиоколлектор с площадью апертуры Fгк= 5,7 м2 (гелиоколлектор из трех секции с 70 вакуумированными колбами) способен нагреть воду объемом 500 л от 24 ºС до 46 ºС.
Таким образом, благодаря предложенной математической модели (28) можно заранее, на стадии проектирования,определить расчетные значения параметров основных элементов солнечного нагревательного контура.
Дата добавления: 2018-04-05; просмотров: 371; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!