Система акумулювання температурних полів в геліосушарках тепличного (парникового) типу

Реферат: Система акумулювання температурних полів в геліосушарках тепличного (парникового) типу містить одночасно колектори і акумулятори сонячної енергії, утеплювальний багатошаровий бак та керамічні колектори. UA 72819 U (54) СИСТЕМА АКУМУЛЮВАННЯ ТЕМПЕРАТУРНИХ ПОЛІВ В ГЕЛІОСУШАРКАХ ТЕПЛИЧНОГО (ПАРНИКОВОГО) ТИПУ UA 72819 U UA 72819 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до техніки сушіння деревини підприємств лісового комплексу і може бути використана в конструкціях сонячних сушильних камер для інтенсифікації процесу обезводнення вологої деревини. В промисловості традиційне парокалориферне конвективне сушіння пилопродукції (дощок, чорнових меблевих заготовок, тарних дощечок, паркетної фризи) забирає 70-75 % загальнозаводських витрат і 50-60 % тепло- і електроенергії. Це вимагає значного збільшення долі нетрадиційної та відновлюваної теплової енергії за рахунок енергії сонячного випромінювання. Що, в свою чергу, вимагає широкого використання геліоустановок для сушіння вологих матеріалів рослинного походження [1-4]. Слід відзначити, що в геліоустановках здійснюється пряма подача сонячних променів без регулювання інтенсивності сонячного випромінювання. При цьому сушильні камери представляють собою установки тепличного (парникового) типу, які із-зовні покриті склом (рідко прозорою плівкою), а внутрішні поверхні теплоізольованих стін (огороджень), як і баки-акумулятори, мають зачорнені поверхні (останні використовують для додаткового підігрівання води). Економічна доцільність виготовлення й монтажу геліоустановок залежить від середньорічного сонячного випромінювання, що падає на горизонтальну поверхню і залежить 2 2 від регіону України (для м. Києва - 1060 кВт·год./м , м. Львова - 1030 кВт·год./м , м. Одеси - 1280 2 2 2 кВт·год./м , м. Ялти - 1370 кВт·год./м ). Зауважимо, що 1 м поверхні сонячного термічного колектора (перетворює енергію сонячного випромінювання в теплову енергію) в середньому по 3 Україні дозволяє щорічно зекономити близько 0,35 Гкал теплової енергії, що відповідає 50 м /рік природного газу. Основним суттєвим недоліком геліосушарок тепличного типу вітчизняного та зарубіжного виробництв є те, що контроль за режимними параметрами повітря (агента сушіння) зводиться до регулювання відносної вологості його (психрометричної різниці t  t c  t м , t c , t м відповідно температури сухого та мокрого термометрів, °C), а регулювання температури можливе лише в бік зменшення його значення. Другим суттєвим недоліком є те, що температурно-вологісні поля в даних камерах коливаються в досить широкому діапазоні залежно від географічної широти, погодних умов та часу доби, конфігурації геліосистеми, ступеня ясності дня, в зв'язку з чим гостро постала проблема акумулювання сонячної енергії на період малої інтенсивності сонячного випромінювання. Тому зміна режимних параметрів відбувається багатоступенево залежно від середньої вологості деревного матеріалу по ширині та висоті штабеля пиломатеріалів. Таким чином, геліотермічні енергетичні системи, як перетворювачі і поглиначі (акумулятори) теплової енергії, повинні бути універсальними, ефективними, гнучкими та зручними для постачання отриманої енергії до об'єкта сушіння із мінімальними втратами теплової енергії. Проведені дослідження і аналіз різних конструкцій геліоколекторів вказують на доцільність використання плоских колекторів, які є простими за конструкцією, мають високі технікоекономічні показники, а підбір поглинаючого матеріалу колектора дозволяє змістити спектр випромінювання перевипромінювання (вторинного випромінювання) з області 2-4 мкм в область спектра випромінювання 5-15 мкм [1-2]. Питання збереження поглиненої і накопиченої енергії в нічний час, або в похмуру погоду може здійснюватися двома шляхами: 1) коли сонячна енергія використовується відразу після її накопичення, тим самим створюючи дуже гаряче нагрівання та сушіння в опівдні і мінімальне в нічний час, коли різниця між температурами в геліоустановці і навколишнього повітря буде мінімальною; 2) коли поглинена енергія сонячного випромінювання буде зберігатися і використовуватися протягом доби. Останнє вимагає використання додаткових накопичувачів енергії за рахунок використання солей-кристалогідратів або за рахунок додаткового використання спеціальних металевих резервуарів із підігрітою водою [6]. Задачею корисної моделі є створення і організація випуску сонячної енергетичної системи акумулювання теплової енергії в геліосушарках тепличного (парникового) типу, що дозволить в подальшому успішно використовувати різні вітчизняні та закордонні режими сонячного сушіння пилопродукції всіх порід деревини. Поставлена задача вирішується тим, що система акумулювання температурних полів в геліосушарках тепличного (парникового) типу містить одночасно колектори і акумулятори сонячної енергії, утеплювальний багатошаровий бак як накопичувач поглиненого тепла та плоскі керамічні колектори. Система у своїй конструкції (фіг. 1) має плоский металевий резервуар з водою (1), який виготовляється зверху з прозорого матеріалу (3) (скла, іншого прозорого матеріалу - плівки). Із 1 UA 72819 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 різних марок силікатного скла найбільш доцільно використовувати силікатне натрієве скло: 72 % SiO2, 13 % (NaO+K2O), 11 % Са, 4 % (R2O3+MgO), що пропускає хвилі сонячного випромінювання в діапазоні хвиль 0,40…2,5 мкм і для довжин хвиль >10 мкм стає непроникливим бар'єром для сонячного випромінювання. Показник заломлення інфрачервоних променів для скла при довжині хвиль =076-2,7 мкм можна прийняти рівним n=1,52 [2], оскільки зміна n≤3 %. Це значить, що на точність розрахунку теплообміну випромінюванням ця зміна не вплине. Таким чином, прийнявши, що коефіцієнт заломлення не залежить від довжини хвилі, то значення напівсферичного ступеня чорноти скла можна прийняти =0,91. Для товщин скла до 4 мм температурна залежність ступеня чорноти  буде визначатися температурною залежністю показника заломлення n . При довжинах хвиль >5 мкм всі криві залежності n від температури зближуються [1, 2]. В останній час в деяких випадках для збереження однієї і тієї самої кількості тепла резервуари заповнюють гравієм чорного кольору. Нами пропонується використовувати керамічні перегородки (2), які служать накопичувачами теплової енергії. Як рефлектор (9), тобто відбивач падаючих сонячних променів, і одночасно концентратор й теплоізолятор рекомендовано використовувати алюмінієву фольгу, пінополістирол або пінополіуретан на бокових стінках і дні резервуара. Для підвищення ефективності, гнучкості та поширення рідинного акумулятора й одночасно накопичувача теплової енергії використовують окремі конструктивні елементи із чітко вираженими функціями: геліотермічним колектором (4), який перетворює сонячну енергію в теплову і служить поглиначем-акумулятором сонячної енергії. Резервуар із водою (1) зверху і спереду засклений (3), що дозволяє пропускати сонячні промені і перетворювати їх в теплову енергію. З решти боків резервуар теплоізольований (алюміній-теплоізолюючий матеріал або алюмінієва фольга, а також мінеральна вата). По висоті робочий резервуар з допомогою керамічних перегородок (2) (поверхня яких виготовлена у вигляді заглиблень у формі шарових сегментів, кут яких змінюється в досить широкому діапазоні (45-180°), що дозволяє збільшити термічний коефіцієнт корисної дії нагрівача-акумулятора) поділений на секції, що сприяє утворенню різних температурних режимів по висоті резервуара. Використання алюмінієвої фольги (можна й мідної), а також гідрофільного матеріалу із селективним поглинаючим шаром на внутрішній поверхні резервуара дозволить збільшити долю поглиненого сонячного випромінювання. Орієнтація резервуара здійснюється з врахуванням карти терморадіаційного балансу території України. Резервуар з'єднаний з пластинчатим геліотермічним колектором системою трубопроводів (5). Для забезпечення циркуляції нагрітого теплоносія передбачено використання насосу (помпи) - (6), і розповітрювача (7), та трубопроводу для підтримання тиску (8). Керування процесом подачі підігрітої води в калорифери (пластинчаті або ребристі трубні), що знаходяться безпосередньо в геліосушильній камері, здійснюється з допомогою типової схеми керування сушильною камерою. Дана система може успішно працювати в наших сонячних сушильних камерах, на які отримано патенти України [3-5]. Розміщення такої системи показано на фіг. 2. Джерела інформації: 1. Застосування сонячної енергії у житловому господарстві та деревообробці: Наукове видання // Озарків І.М., Мисак Й.С, Криницький Г.Т., Максимів В.М., Копій Л.І., Соколовський І.А., Озарків О.І., Козар B.C. - Львів: НВФ "Українські технології", 2012.-338 с. 2. Озарків І.М., Копинець З.П. Використання сонячної енергії у промисловості: Навчальний посібник / За ред. д-ра техн. наук І.М. Озарківа. - Львів: НВФ "Українські технології", 2008.-276 с. 3. Декл. патент № 61463 А Україна, МПК 7 F26B 3/28. Сонячна сушильна камера / Озарків І.М., Білей П.В., Озарків В.Я., Гуменюк Ж.Я. - № 20030215; Заяв. 7.02.2003; Затв. 15.08.2003; Опубл. 17.11.2003. 4. Декл. патент № 61462 А Україна, МПК 7 F26B19/00. Геліосушарка для пиломатеріалів / Озарків І.М., Білей П.В., Озарків С.І., Гуменюк Ж.Я. - № 25030214; Заяв. 7.02.2003; Затв. 20.08.2003; Опубл. 17.11.2003. 5. Пат. № 52954 А Україна, МКВ F26/16. Адсорбційний тепловий акумулятор / Мацьків А.І., Олійник В.В., Озарків І.М., Білей П.В. - № 2001129007; Заяв. 25.12.2001; Опубл. 15.01.2003. 6. Озарків І.М., Олійник В.В. Розробка акумуляторів сонячної енергії на основі теплоакумулюючих хімічних складів для геліосушарок для деревини // Науковий вісник: 36. наук.-техн. праць. - Львів: УкрД-ЛТУ, 1999. - Вип.9.5. - С. 98-101. 2 UA 72819 U ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 Система акумулювання температурних полів в геліосушарках тепличного (парникового) типу, яка відрізняється тим, що містить одночасно колектори і акумулятори сонячної енергії та утеплювальний багатошаровий бак, як накопичувач поглиненого тепла, плоскі керамічні колектори для узгодження довжин хвиль перевипромінювання з оптичними властивостями деревини. 3 UA 72819 U Комп’ютерна верстка М. Ломалова Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4