Теплотехнічні характеристики комбінованого сонячного колектора на основі алюмінієвих канавчатих теплових труб

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.authorКозак, Дмитро Віталійович
dc.date.accessioned2019-01-18T13:29:59Z
dc.date.available2019-01-18T13:29:59Z
dc.date.issued2018
dc.description.abstractenThesis for the Candidate degree in Technical Science on the specialty 05.14.06 «Technical thermophysics and industrial thermal power engineering». – National Technical University of Ukraine "Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute", Ministry of Education and Science of Ukraine, Kyiv, 2018. The work is devoted to increasing energy efficiency and simplification of integration of solar systems on the basis of the photovoltaic thermal (PV/T) collector in the facades and roofs of buildings due to use as an element of the absorbing surface of aluminum grooved heat pipes (AGHP). It is established that the efficiency of the operation of the PV/T collector with AGHP in the thermosyphon mode is significantly influenced by the thermal characteristics of the HP, which in turn depends on the following parameters: the diameter of the steam space, the thermophysical properties of the working fluid, the lengths of the heating and condensation zones, and the total length of the AGHP. Increasing the thermal conductivity of AGHP can be achieved by providing a guaranteed amount of coolant to the heating zone and selecting the optimal design parameters of the HP at the appropriate operating modes. A new approach to the implementation of PVT collectors on the basis of AGHPs is proposed. In this case, AGHPs perform a complex role – at the same time it is a highly efficient thermal conductor and a system of cooling solar cells. The design of an aluminum heat pipe with a grooved capillary structure for PVT collectors has been developed. An n-pentane is chosen as the optimum coolant for a two-phase system. The developed samples of heat pipes can provide the operation of the PVT collector in the thermal mode from 0 oC to 120 oC. In this case, the temperature range of its operation is from −40 °C to +230 °C. The analysis of calculations and experimental data showed that the PV/T collector with AGHP allows to increase the efficiency of obtaining electric energy up to 18 % due to the cooling of the PV, while the maximum electric power PV/T collector was 135 W/m2. In addition to electricity, simultaneously, it is possible to get up to 457 W of heat from 1 m2 of heat-absorbing surface, at a temperature of the output coolant 25 oС and a density of solar flux of 900 W/m2. On the basis of theoretical analysis, the most optimal modes of operation of the PV/T collector were identified – the most optimal one is the mode of PV/T collector functioning at values of 30–50 oC of the temperature difference between the absorbent surface and the environment. The new PV/T collector design has a more efficient performance compared to separate thermal solar collectors and photoelectric batteries at low temperatures on an absorbent surface (below 50 oC), and usually at higher solar flux values (over 600 W/m2). The first developed programs and methods of research of PVT collectors in artificial and natural light developed an engineering methodology for calculating the thermal characteristics of PVT collector with AGHPs during their operation in a thermosyphon mode. The recommendations for the production of PVT collectors and their use in solar power systems are given. The results of the work in the future can be used at the enterprises of LLC «Effectprof» (Kyiv), PC Sumy SPO M.V. Frunze (Sumy), PE Scientific-Implementation Firm "Thermal Technologies" (Kiev), which are engaged in the development, manufacture and implementation of heat-exchange equipment and energy-efficient systems. For further implementation, it is necessary to carry out works on designing and manufacturing an industrial design of PVT collector or facade PVT collector and to conduct tests in the field.uk
dc.description.abstractruДиссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.14.06 «Техническая теплофизика и промышленная теплоэнергетика». – Национальный технический университет Украины «Киевский политехнический институт имени Игоря Сикорского», Министерство образования и науки Украины, Киев, 2018. Работа посвящена повышению энергетической эффективности и упрощению интеграции солнечных систем на основе комбинированных солнечных коллекторов в фасады и крыши зданий за счет использования в качестве элемента теплопоглощающей поверхности алюминиевых канавчатых тепловых труб. Установлено, что на эффективность работы комбинированного солнечного коллектора с алюминиевыми канавчатыми тепловыми трубами в режиме термосифона существенно влияют теплотехнические характеристики тепловых труб, в свою очередь зависят от следующих параметров: диаметр парового пространства, теплофизические свойства рабочей жидкости, длины зон нагрева и конденсации, а также общая длина алюминиевых канавчатых тепловых труб. Повышение теплопередающих способности алюминиевых канавчатых тепловых труб можно достичь благодаря обеспечению подачи гарантированного количества теплоносителя в зону нагрева и выбора оптимальных конструктивных параметров тепловых труб при соответствующих режимах работы. Анализ расчетов и экспериментальных данных показал, что комбинированный солнечный коллектор с алюминиевыми канавчатыми тепловыми трубами позволяет повысить эффективность получения электрической энергии до 18% за счет охлаждения фотоэлектрических преобразователей, при этом максимальная электрическая мощность комбинированного солнечного коллектора составляла 135 Вт/м2. Кроме электроэнергии, одновременно можно получить до 457 Вт тепла с 1 м2 теплопоглощающей поверхности при температуре исходного теплоносителя 25 °С и плотности солнечного потока 900 Вт/м2. На основе теоретического анализа выявлены наиболее оптимальные режимы эксплуатации комбинированного солнечного коллектора – режим функционирования при значениях 30–50 °С температурного перепада между теплопоглощающей поверхностью и окружающей средой. Новая конструкция комбинированного солнечного коллектора имеет более эффективную работу по сравнению с раздельными тепловыми солнечными коллекторами и фотоэлектрическими батареями при низких температурах на теплопоглощающей поверхности (ниже 50 °С) и обычно при более высоких значениях солнечного потока (более 600 Вт/м2).uk
dc.description.abstractukДисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.14.06 «Технічна теплофізика та промислова теплоенергетика». – Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Міністерство освіти і науки України, Київ, 2018. Робота присвячена підвищенню енергетичної ефективності та спрощенню інтеграції сонячних систем на основі комбінованих сонячних колекторів у фасади і дахи будівель за рахунок використання як елемента теплопоглинальної поверхні алюмінієвих канавчатих теплових труб. Встановлено, що на ефективність роботи комбінованого сонячного колектора з алюмінієвими канавчатими тепловими трубами у режимі термосифона істотно впливають теплотехнічні характеристики теплових труб, які своєю чергою залежать від таких параметрів: діаметр парового простору, теплофізичні властивості робочої рідини, довжини зон нагріву і конденсації, а також загальна довжина алюмінієвих канавчатих теплових труб. Підвищення теплопередавальної здатності алюмінієвих канавчатих теплових труб можна досягти завдяки забезпеченню подачі гарантованої кількості теплоносія в зону нагріву та вибору оптимальних конструктивних параметрів теплових труб при відповідних режимах роботи. Аналіз розрахунків та експериментальних даних показав, що комбінований сонячний колектор з алюмінієвими канавчатими тепловими трубами дає змогу підвищити ефективність отримання електричної енергії до 18 % за рахунок охолодження фотоелектричних перетворювачів, при цьому максимальна електрична потужність комбінованого сонячного колектора становила 135 Вт/м2. Крім електроенергії, одночасно можна отримати до 457 Вт тепла з 1 м2 теплопоглинальної поверхні за температури вихідного теплоносія 25 ºС і густини сонячного потоку 900 Вт/м2. На основі теоретичного аналізу виявлено найбільш оптимальні режими експлуатації комбінованого сонячного колектора – режим функціонування за значень 30–50 ºС температурного перепаду між теплопоглинальною поверхнею та навколишнім середовищем. Нова конструкція комбінованого сонячного колектора має більш ефективну роботу порівняно з роздільними тепловими сонячними колекторами та фотоелектричними батареями за низьких температур на теплопоглинальній поверхні (нижче 50 ºС) і зазвичай за більш високих значень сонячного потоку (більше 600 Вт/м2).uk
dc.format.page31 с.uk
dc.identifier.citationКозак, Д. В. Теплотехнічні характеристики комбінованого сонячного колектора на основі алюмінієвих канавчатих теплових труб: автореф. дис. … канд. техн. наук : 05.14.06 – технічна теплофізика та промислова теплоенергетика / Козак Дмитро Віталійович. – Київ, 2018. – 31 с.uk
dc.identifier.urihttps://ela.kpi.ua/handle/123456789/25902
dc.language.isoukuk
dc.publisherКПІ ім. Ігоря Сікорськогоuk
dc.publisher.placeКиївuk
dc.subjectкомбінований сонячний колекторuk
dc.subjectалюмінієва теплова трубаuk
dc.subjectрежим термосифонаuk
dc.subjectкоефіцієнт корисної діїuk
dc.subjectексергіяuk
dc.subjectтеплопередавальна здатністьuk
dc.subjectтермічний опірuk
dc.subjectграничний тепловий потікuk
dc.subjectphotovoltaic thermal collectoruk
dc.subjectaluminum heat pipeuk
dc.subjectthermosyphon modeuk
dc.subjectefficiency coefficientuk
dc.subjectexergyuk
dc.subjectheat transfer capabilityuk
dc.subjectthermal resistanceuk
dc.subjectlimiting thermal flowuk
dc.subjectкомбинированный солнечный коллекторuk
dc.subjectалюминиевая тепловая трубаuk
dc.subjectрежим термосифонаuk
dc.subjectкоэффициент полезного действияuk
dc.subjectэксергияuk
dc.subjectтеплопередающая способностьuk
dc.subjectтермическое сопротивлениеuk
dc.subjectпредельный тепловой потокuk
dc.subject.udc536.24:621.643.2](043.3)+621.311.243(043.3)uk
dc.titleТеплотехнічні характеристики комбінованого сонячного колектора на основі алюмінієвих канавчатих теплових трубuk
dc.typeThesisuk

Файли

Контейнер файлів
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз
Назва:
Kozak_aref.pdf
Розмір:
1.06 MB
Формат:
Adobe Portable Document Format
Опис:
Завантажити
Ліцензійна угода
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
Назва:
license.txt
Розмір:
7.8 KB
Формат:
Item-specific license agreed upon to submission
Опис:
Завантажити

Зібрання

Автореферати (АЕ)
Автореферати (вільний доступ)