Солнечная энергетика в России Гелиоэнергетика. Использование солнечной энергии Геотермальная энергия Геотермальное теплоснабжение Мини-теплоэлектростанция на отходах

Оборудование установок солнечного горячего водоснабжения

Установки солнечного горячего водоснабжения включают в себя основное оборудование:

циркуляционные насосы;

скоростные теплообменники;

баки-аккумуляторы с теплообменниками и без них;

элементы автоматики (дифференциальные терморегуляторы, пропорциональные регуляторы расхода и др.).

В установках солнечного горячего водоснабжения, кроме указанных в ВСН 52-86 насосов типа ЦВЦ, допускается использовать консольные одноступенчатые насосы типа К, КМ.

При использовании в теплоприемных контурах антифризов целесообразно применять вихревые насосы типа ВС, ВКО или химические насосы типа ХО.

Общий вид плоского солнечного коллектора показан на рис. 1.10.

Рис. 1.10. Конструкция солнечного коллектора

На рисунке обозначено: 1 – остекление; 2 – герметик; 3 – поглощающая панель; 4 – теплоизоляция; 5 – корпус

Тип теплообменника выбирается в зависимости от принятой принципиальной схемы установки солнечного горячего водоснабжения.

При расходе теплоносителей, превышающем 0,555 л/с (2000 кг/с), в качестве теплообменников предлагается использовать скоростные водо-водяные секционные подогреватели, выпускаемые по ТУ 400-28-255-77Е.

При расходах теплоносителей менее 0,555 л/с (2000 кг/с) предлагается использовать скоростные теплообменники типа ТТ «труба в трубе».

Технические характеристики теплообменников типа ТТ приведены в табл. 1.4.

Скоростные теплообменники солнечных установок следует подключать по противоточной схеме движения теплоносителей. При этом расход обоих теплоносителей рекомендуется по возможности принимать одинаковым.

В роли встроенных теплообменников для баков–аккумуляторов рекомендуется принимать разработанные в Киеве гладкоствольные стальные змеевики однопроходной конструкции. Змеевики предназначены для установки внутри емкостных пароводяных водонагревателей типа СТД, изготовленных по ТУ 36-1851-75.

Баки-аккумуляторы без встроенных теплообменников применяются в одноконтурных солнечных установках, а также в двух- и трехконтурных установках в сочетании со скоростными теплообменниками (рис. 1.11).

В качестве напорных баков–аккумуляторов могут применяться емкостные водонагреватели типа СТД, поставляемые без теплообменных элементов, или цилиндрические сварные резервуары объемом от 10 до 100 м3. В качестве безнапорных баков-аккумуляторов рекомендуется использовать стальные прямоугольные резервуары объемом от 5 до 40 м3.

Таблица. 1.4

Технические характеристики проточных теплообменников типа ТТ

Тип теплообменника

Наружный/

внутренний

диаметры

Проходное

сечение, см2

Поверхность нагрева одной секции, м2

Длина секции, мм

Масса одной секции, кг

внутренней трубы, мм

наружной трубы, мм

внутренних труб

кольцевых каналов

ТТ 1-25/38-10/10

25/20

38/32

3,14

1,13

1,4

4500

140

ТТ 2-25/38-10/10

-"-

-"-

6,28

6,26

-"-

-"-

-"-

 

Рис. 1.11. Секция проточного теплообменника типа ТТ

На рисунке обозначено: 1 – наружная (кожуховая) труба; 2 – внутренняя (теплообменная) труба; 3 –распределительная камера; 4 – поворотная камера

Требуемая поверхность нагрева скоростных и объемных теплообменников рассчитывается по формуле

, (1.48)

где G – количество нагреваемой в солнечной установке воды, соответствующей ее суточной потребности, кг; сp – удельная теплоемкость воды, которая равна 4180 Дж/(кг·К); , – начальная и конечная температуры нагреваемой воды, °С;  – продолжительность дневного цикла работы солнечной установки, ч;  – средний температурный напор в теплообменнике, принимаемый согласно требова­ниям ВСН 52-86, равным +5 °С; k – коэффициент теплопередачи теплообменника, Вт/(м2·К).

Значения k для скоростных теплообменников вычисляются по эмпирической формуле

, (1.49)

где a=5500 для скоростных теплообменников, которые выпускаются по ТУ 400-28-255-77Е; а=5150 для теплообменников типа ТТ;  – скорости движения теплоносителей в трубном и межтрубном пространстве теплообменника, м/с.

Для теплообменников, которые выпускаются по ТУ 400-28-255-77Е, значения скоростей  рекомендуется принимать в пределах от 0,3 до 1,0 м/с, а для теплообменника типа ТТ – в пределах от 0,5 до 1,0 м/с.

 Подбор встроенных теплообменников для объемных водонагревателей ти­па СТД выполняется по табл. 1.5 в зависимости от требуемой расчетной емко­сти баков–аккумуляторов.

 Гидравлическое сопротивление скоростных теплообменников зависит от их конструкции, скорости течения теплоносителя () и количества секций z, определенного в результате теплового расчета. При этом для теплообменников, изготовленных по ТУ 400-28-255-77Е, гидравлическое сопротивление внутри труб и в межтрубном пространстве при длине секции 4 м может быть рассчитано по формулам

, (1.50)

, (1.51)

а для теплообменников типа ТТ – по формулам

, (1.52)

, (1.53)

где n – число параллельных ходов для каждого теплоносителя (n=1 – для теплообменника ТТ1; n = 2 – для теплообменника ТТ2).

Гидравлическое сопротивление змеевиков определяется по формуле

, (1.54)

где ∑l – суммарная длина труб теплообменника, м; d – условный проход труб теплообменника, м; v – скорость движения теплоносителя внутри змеевика, м/с.

Таблица 1.5

Технические характеристики змеевиков для водонагревателей типа СТД

Рабочая

емкость

водо-нагревателя,

м3

Условный

диаметр

труб, м

Полная

длина

труб,

l, мм

Суммарная

длина

труб,

Поверх­ность

на­грева, м

Живое

сечение,

f см2

Масса,

кг

1,0

1,6

2,5

4,0

20

20

32

32

1680

2780

2300

3600

20,9

34,1

28,2

43,8

1,75

2,85

3,7

5,8

3,5

3,5

10

10

35,0

56,5

108

168


Использование водной энергии земли