Спосіб геліонагрівання теплоносія

Реферат: Спосіб геліонагрівання теплоносія здійснюється шляхом перетворення енергії сонячного опромінення в теплову енергію нагрівання трубчастих каналів теплоносія, які розташовують без теплового контакту з верхнім прозорим і нижнім дзеркальним покривами вакуумної загальної панелі колектора, та з'єднують входи і виходи трубчастих каналів теплоносія відповідно зі входом і виходом накопичувача запасів теплоносія, спрямовують сонячні промені, за допомогою приводу стеження загальної панелі колектора за Сонцем, на дзеркальну поверхню параболічних циліндрів нижнього покриву, які попередньо розташовують паралельно один одному, а після відбиття від дзеркальної поверхні спрямовують промені на трубчасті канали теплоносія, що розташовують в оточенні фокальних ліній параболічних циліндрів. Для збільшення інтенсивності процесу геліонагрівання теплоносія, трубчасті канали теплоносія покривають феритовим поглиначем, який має сумірні відносні діелектричну і магнітну проникності та сумірні питомі діелектричну і магнітну провідності, що нормовані константами відповідних проникностей вакууму. UA 100635 C2 (12) UA 100635 C2 UA 100635 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Спосіб геліонагрівання теплоносія належить до геліотехнології, а саме до геліонагрівання теплоносія за допомогою сонячних колекторів, і може застосуватися: в устаткуванні сезонного гарячого водопостачання в комунальному господарстві; в житлових і дачних будинках; у фермерських підприємствах; в системі суспільного живлення; в побуті. Відомі різні способи геліонагрівання рідкого теплоносія. Спосіб згідно до винаходу "Сонячний колектор" [Патент Росії № 2395757 від 27.07.2010 p.] містить технологічні операції: спрямування сонячних променів крізь верхню прозору теплоізольовану поверхню на поглинаючу теплоізольовану поверхню, на якої попередньо закріплені ємкості колектора, які розташовують паралельно; заповнюють їх водою; з'єднують їх входи з водопроводом, а виходи з'єднують зі споживачем гарячої води; установлюють загальну панель колектора в похилому положенні. Недоліком способу є незадовільна інтенсивність через втрати енергії променів під час відбиття від поглинача і через обмежену теплопередачу від поглинача до ємкостей для теплоносія. Спосіб геліонагрівання теплоносія [див. кн. Д. Мак-Вейг "Применение солнечной энергии", М., Энергоиздат, 1981, стор. 28, рис. 3.1], містить операції: прийому сонячного опромінення через прозорий покрив на плоский поглинач з трубками для підводу теплоносія і теплоізоляцією; перетворення енергії променів в теплову енергію за допомогою поглинача; нагріву теплоносія через теплопередачу від поглинача до трубок з теплоносієм. Недоліком способу є значні тепловтрати від нагрітого поглинача в навколишнє середовище за рахунок конвекції та теплопередавання. Спосіб, що реалізований в корисній моделі [див. Патент України № 8790 від 15.08.2005, Бюл. № 8, 2005 p.]. Цей спосіб містить технологічні операції: прийому сонячного опромінення через верхній прозорий покрив, на внутрішній поверхні якого нанесено шар селективного прозорого матеріалу, на плоский поглинач сонячних опромінень з трубками для підводу теплоносія; перетворення сонячних опромінень за допомогою поглинача енергії променів в теплову енергію поглинача; передачі тепла від поглинача до трубок теплоносія, що розташовані взаємно перпендикулярно зверху і знизу від поглинача, який попередньо без теплового контакту розміщено у вакуумному просторі між верхнім і нижнім дзеркальним покривами; запобігання втрат радіаційного тепла, яке випромінює поглинач сонячного опромінення, за допомогою селективного верхнього і дзеркального нижнього покриву, що має форму сукупності взаємно перпендикулярних еліптичних циліндрів. Недоліками способу є, по-перше, низька інтенсивність нагрівання теплоносія в ранковий і вечірній час, тому що у цей час сонячні опромінення практично не потрапляють на загальну панель колектора, по-друге, значні тепловтрати за рахунок суттєво неповної теплопередачі від поглинача до трубок теплоносія і втрат радіаційного тепла на його багатократні перевідбиття від верхнього та нижнього покривів. Крім того, реалізації способу властиві значні технологічні труднощі виготовлення нижнього шару, що гофровано у двох площинах, а також властиві значні витрати кольорового металу для виготовлення трубок теплоносія, що розташовані взаємно перпендикулярно. Найбільш близьким за технологічною суттю до винаходу, що заявляється, є винахід, відомий з опису до патенту RU 2160875 С1, 20.12.2000, який вибраний за найближчий аналог. Відомий винахід містить технологічні операції: прийому сонячного опромінення на увігнуті параболічні концентратори; концентратори виконують дзеркальними, розташовують їх паралельно один одному і закріплюють на приводі стеження за сонцем; в фокусі кожного концентратора розташовують приймач сонячної енергії у вигляді труби з теплоносієм в середині, а на поверхню труби наносять світлопоглинальний покрив. Недоліком найближчого аналогу є низька інтенсивність нагрівання теплоносія в діапазоні невидимого електромагнітного випромінювання Сонця через відсутність нагрівання за допомогою випромінювань Сонця з довжиною хвиль інфрачервоного (невидимого) і мікрохвильового діапазону. Задачею, на яку спрямовано винахід, є створення способу, який, завдяки іншій, більш доцільній, операції вибору і нанесення поглинача на трубчасті канали теплоносія, забезпечує усунення недоліків прототипу і, таким чином, гарантує збільшення інтенсивності процесу геліонагрівання теплоносія в порівнянні з прототипом. Поставлена задача вирішується тим, що під час реалізації способу геліонагрівання теплоносія шляхом перетворення енергії сонячного опромінення в теплову енергію нагрівання трубчастих каналів теплоносія, які розташовують без теплового контакту з верхнім прозорим і нижнім дзеркальним покривами вакуумної загальної панелі колектора та з'єднують входи і виходи трубчастих каналів теплоносія відповідно зі входом і виходом накопичувача запасів 1 UA 100635 C2 5 10 15 20 теплоносія, спрямовують сонячні промені, за допомогою приводу стеження загальної панелі колектора за Сонцем, на дзеркальну поверхню параболічних циліндрів нижнього покриву, які попередньо розташовують паралельно один одному, а після відбиття від дзеркальної поверхні спрямовують промені на трубчасті канали теплоносія, що розташовують в оточенні фокальних ліній параболічних циліндрів, згідно з винаходом, трубчасті канали теплоносія покривають феритовим поглиначем, який має сумірні відносні діелектричну і магнітну проникності та сумірні питомі діелектричну і магнітну провідності, що нормовані константами відповідних проникностей вакуума. Саме така сукупність технологічних операцій забезпечує збільшення інтенсивності процесу геліонагрівання теплоносія. Покажемо, що за умов, коли у винаході "наноситься феритовий поглинач", який не відбиває, тобто поглинає, електромагнітні хвилі геліовипромінювання у всьому діапазоні їх частот, а саме має сумірні відносні діелектричну ε і магнітну μ проникності та сумірні нормовані питомі провідності: σ/ε0; σм/μ0; де ε0; μ0 - константи відповідних проникностей вакууму, саме за цих умов забезпечується сумірність хвильових опорів вакууму і покривів, тому у винаході забезпечується відсутність відбиття від трубчастих каналів теплоносія, а саме, забезпечується поглинання хвиль геліовипромінювання і оптичного, і інфрачервоного (невидимого), і мікрохвильового діапазонів. Це збільшує ефективність геліонагрівання теплоносія у порівнянні з найближчим аналогом RU 2160875 С1, 20.12.2000. Під час падіння плоскої однорідної електромагнітної хвилі за нормаллю (це найбільш несприятливий випадок) на межу розділу середовищ (вакуумованого повітря і покривів), комплексні амплітуди векторів напруженостей Е, Н падаючої, відбитої та пройденої в покриви (на трубчастих каналах) хвиль мають вигляд: 0 0   Em  x 0 Ae  jzk 0 ; Hm  y 0 Ae  jzk 0 / W0 , (z