Розробка та дослідження комбінованого сонячного колектору на основі алюмінієвих теплових труб для ефективного перетворення сонячної енергії в електричну та теплову

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.advisorХайрнасов, С. М.uk
dc.contributor.advisorKhairnasov, Sergii M.en
dc.contributor.advisorХайрнасов, С. М.ru
dc.contributor.departmentКафедра атомних електричних станцій і інженерної теплофізикиuk
dc.contributor.facultyТеплоенергетичний факультетuk
dc.contributor.researchgrantorНаціональний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»uk
dc.date.accessioned2018-01-17T14:10:37Z
dc.date.available2018-01-17T14:10:37Z
dc.date.issued2016
dc.description.abstractenNew technical solution of photovoltaic thermal module for simultaneous conversion of solar energy into heat and electricity was created. The mock-ups of aluminium heat pipes and photovoltaic-thermal module were developed and fabricated during projects. As well thermal tests of aluminium heat pipes, thermal and electrical characteristics of photovoltaics thermal module were performed that confirms the prospect of their application. The technology of production of aluminum heat pipe for photovoltaic-thermal module which is including the processes of working fluid preparation and heat pipes container, as well as filling and encapsulating, were developed. The performances (heat transfer intensity in evaporation and condensation zones, thermal resistance, maximal heat flux in evaporation zone and maximal heat transfer ability) of aluminium heat pipes which were filling by acetone and pentane were obtained. Developed heat pipes are capable of providing a photovoltaic-thermal module operation from the 00C up to 120 0C. In this case the temperature of their operating range is from - 40 0C and + 230 0C. The performances (such as thermal and electrical efficiency, the rate of heating of the water, the current-voltage characteristic) of the photovoltaic-thermal module mock-up and their dependence on operation conditions (solar flux density, ambient temperature) and working fluid flow in the system were defined. The optimal operation modes of the photovoltaic-thermal module were obtained on theoretical analysis bases. It is proved that the photovoltaic-thermal module has a better efficiency than separate thermal solar collectors and photovoltaic panels at low temperatures of the absorbing surface (below 50 0C) and generally at higher solar flux (more than 600 W/m2). Analysis of the calculations and the experimental data showed that developed photovoltaic-thermal module can improve the efficiency of electricity generation up to 23% by cooling of the photovoltaic cells. At same time its maximum electric power was 135 W/m2. In addition simultaneously, it’s possible to reach up to 457 watts of heat from 1 m2 of the absorbing surface at the working fluid temperature of 25 0C and the solar flux density of 900 W/m2.uk
dc.description.abstractruСоздано принципиально новое техническое решение элемента солнечной энергетической установки - комбинированного солнечного коллектора, для одновременного преобразования солнечной энергии в тепловую и электрическую. В ходе реализации проекта разработаны, изготовлены и исследованы макетные образцы тепловых труб для комбинированного солнечного коллектора и макетный образец комбинированного солнечного коллектора, проведенные теплотехнические исследования алюминиевых тепловых труб и тепловых и электрических характеристик комбинированного солнечного коллектора на их основе, подтвердили перспективность их использования. Разработаны основы технологии изготовления алюминиевых тепловых труб для комбинированных солнечных коллекторов, включающих процессы подготовки теплоносителя и корпуса алюминиевых тепловых труб, а также заправки и герметизации. Определены основные рабочие характеристики алюминиевых тепловых труб с теплоносителями ацетон и пентан, которые необходимы для их проектирования, такие как: значения коэффициентов теплообмена в зоне нагрева и конденсации, термическое сопротивление, величины максимальных передаваемых тепловых потоков. Разработанные тепловые трубы способны обеспечивать функционирование комбинированных солнечных коллекторов от 00С до 120 0С. При этом температурный диапазон их эксплуатации равен от - 40 0С до + 230 0С. Установлены рабочие характеристики (тепловая и электрическая эффективности, темп разогрева воды, вольт-амперная характеристика) действующего макета комбинированного солнечного коллектора и их зависимости от внешних условий (плотности солнечного потока, температуры окружающей среды) и расхода теплоносителя в системе. На основе теоретического анализа выявлено оптимальные режимы эксплуатации комбинированного солнечного коллектора. Доказано, что комбинированный солнечный коллектор имеет более эффективную работу по сравнению с раздельными тепловыми солнечными коллекторами и фотоэлектрическими батареями при низких температурах на абсорбирующей поверхности (ниже 50 0С) и обычно при более высоких значениях солнечного потока (более 600 Вт/м2). Анализ расчетов и экспериментальных данных показал, что разработанный комбинированный солнечный коллектор позволяет повысить эффективность получения электрической энергии до 23% за счет охлаждения фотоэлектрических преобразователей, при этом его максимальная электрическая мощность составляла 135 Вт/м2. Кроме электроэнергии, одновременно, можно получить до 457 Вт тепла с 1 м2 теплопоглощающей поверхности при температуре исходного теплоносителя 25 0С и плотности солнечного потока 900 Вт/м2.uk
dc.description.abstractukСтворено принципово нове технічне рішення елементу сонячної енергетичної установки – комбінованого сонячного колектору, для одночасного перетворення сонячної енергії в теплову та електричну. В ході реалізації проекту розроблено, виготовлено та досліджено макетні зразки теплових труб для комбінованого сонячного колектору та макетний зразок комбінованого сонячного колектору, проведені теплотехнічні дослідження алюмінієвих теплових труб та теплових і електричних характеристик комбінованого сонячного колектору на їх основі, що підтвердили перспективність їх використання. Розроблені основи технології виготовлення алюмінієвих теплових труб для комбінованих сонячних колекторів, що включають процеси підготовки теплоносія і корпусу алюмінієвих теплових труб, а також заправки та герметизації. Визначені основні робочі характеристики алюмінієвих теплових труб з теплоносіями ацетон та пентан, що необхідні для їх проектування, такі як: значення коефіцієнтів теплообміну в зоні нагріву і конденсації, термічний опір, величини максимальних теплових потоків, що передаються. Розроблені теплові труби здатні забезпечувати функціонування комбінованих сонячних колекторів від 00С до 120 0С. При цьому температурний діапазон їх експлуатації дорівнює від – 40 0С до + 230 0С. Встановлені робочі характеристики (теплова і електрична ефективності, темп розігріву води, вольт-амперна характеристика) діючого макету комбінованого сонячного колектору та їх залежності від зовнішніх умов (густини сонячного потоку, температури навколишнього середовища) та витрат теплоносія в системі. На основі теоретичного аналізу виявлено оптимальні режими експлуатації комбінованого сонячного колектору. Доказано, що комбінований сонячний колектор має більш ефективну роботу в порівнянні з роздільними тепловими сонячними колекторами та фотоелектричними батареями при низьких температурах на абсорбуючій поверхні (нижче 50 0С) і зазвичай при більш високих значеннях сонячного потоку (більше 600 Вт/м2). Аналіз розрахунків та експериментальних даних показав, що розроблений комбінований сонячний колектор дозволяє підвищити ефективність отримання електричної енергії до 23% за рахунок охолодження фотоелектричних перетворювачів, при цьому його максимальна електрична потужність становила 135 Вт/м2. Крім електроенергії, одночасно, можна отримати до 457 Вт тепла з 1 м2 теплопоглинальною поверхні, при температурі вихідного теплоносія 25 0С і густині сонячного потоку 900 Вт/м2.uk
dc.format.page5 с.uk
dc.identifier.govdoc0115U000382
dc.identifier.other2840
dc.identifier.urihttps://ela.kpi.ua/handle/123456789/21586
dc.language.isoukuk
dc.publisherКПІ ім. Ігоря Сікорськогоuk
dc.publisher.placeКиївuk
dc.subjectалюмінієві теплові трубиuk
dc.subjectкомбіновані сонячні колекториuk
dc.subjectсонячна енергетикаuk
dc.titleРозробка та дослідження комбінованого сонячного колектору на основі алюмінієвих теплових труб для ефективного перетворення сонячної енергії в електричну та тепловуuk
dc.title.alternativeDevelopment and investigation of photovoltaic-thermal module based on aluminium heat pipes for the efficient conversion of solar energy to electricity and heatuk
dc.title.alternativeРазработка и исследование комбинированного солнечного коллектора на основе алюминиевых тепловых труб для эффективного преобразования солнечной энергии в электрическую и тепловуюuk
dc.typeTechnical Reportuk

Файли

Контейнер файлів
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз
Назва:
2016_2840.pdf
Розмір:
426.05 KB
Формат:
Adobe Portable Document Format
Опис:
Завантажити
Ліцензійна угода
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
Назва:
license.txt
Розмір:
7.74 KB
Формат:
Item-specific license agreed upon to submission
Опис:
Завантажити

Зібрання

Анотовані описи звітів про НДР (АЕ)
Анотовані описи завершених науково-дослідних робіт КПІ ім. Ігоря Сікорського