Күн электр стансасының оптика-энергетикалық көрсеткішінің математикалық есептеу үлгісі

Мұнараның айналасына сақина тәріздес шеңбер бойына айналар орналастырылады (гелиостаттар) ал центрінде мұнара оның төбесінде күн бу қазандығы төменгі аймағында бу шығыры (турбина) және электр өндіргіш (генератор) орналасқан. Күннен түскен сәуле гелиостатардан шағылып мұнара басындағы бу қазандығына шоғырланады соның салдарынан өндірілген бу өнімі, бу шығырна беріледі. Бу шығыры өндіргіш электр генераторын іске қосады одан өндіріген электр энергиясы электр желілері арқылы тұтынушыларға таратылады [23,25].

Күн электр стансасының энергетикалық көрсеткішің есебі

Берілген мұнаралы күн электр стансасының бу қазандығының ауданын F_БҚ және одан жоғалатын жылу жоғалысын (конвективті және сәулелік) анықтау қажет.

Берілген мәліметтер:

– күн стансасының әрбір айналарының ауданы F_г м²;

– гелиостатардан бу қазандығының бетіне шоғырланған энергия Н_тік, МВт/м^г;

– гелиостаттың шағылдырғыш коэффиценті R_г;

– бу қазандығының жұту коэффиценті А;

– гелиостат бетіне түскен күн радиациясының тығыздығы H_г;

– жылу тасымалдағыш дененің (су буының) температурасы t,⁰C

Күн бу қазандығының гелиостат арқылы алған күн энергиясы(Вт)

Q = R_г·А·F_г Н_г ·п, (12.23)

мұндағы:

п – гелиосттатың саны;

R_г =0,7÷0,8;

A – бу қазандығының жұту коэффиценті, А < 1.

 

12.11-сурет. Мұнаралы күн стансасының есептеу сұлбасы

 

Күн бу қазандығының беттік ауданы:

F_БҚ=Q/Hтік (12.24)

Қазандықтың беттік температурасы t_бқ=1160 К, болғанда өндірілген будың температурасы 700^оС жетеді. Бұл кезде сәуле түрінде таралатын энергия шығыны Стефана-Больцман өрнегімен анықталады:

 

q_сәу=ε_сәу·C_o·(T/100)⁴,Вт/м² (12.25)

мұндағы T – абсолюттік температура, К;

е_сәу – қазандық бетінің қаралық қөрсеткіші;

C_o – абсолюттік қара дененің шағылдырғышкоэффициенті, Вт/ (м²·K⁴).

Толық жылу жоғалысы (конвективті және сәулелік):

Q_тол=q_толF_БҚ (12.26)

мұндағы:

q_тол= q_сәу +q_кон= q_сәу + q_сәу /2. (12.27)

Есептеу үлгісі

Мұнаралы к үн электр стансасында п=263 гелиостат орналасқан, олардың әрқайсының ауданы F_г=58 м². Гелиостаттан шағылған сәулелердің бу қазандығына түсетін максимал тығыздығы Н_тік=2,5 МВт/м^г. Гелиостаттың шағылдырғыш коэффиценті R_г =0,8. Бу қазандығының жұту қабілеттілігі А =0,95. Гелиостат бетіне түсетін күн сәулесінің энергиясы H_г=600 Вт/м^г.

Есептеу қажет:

1. Бу қазандығының беттік ауданын F_пр;

2.Конвективті және сәулелік жылу жоғалысын, егер жылу тасымалдағыштың температурасы t=660 °С, қазандықтың қаралығы

е_пр =0,95 болғанда.

Конвективті жоғалыс сәулелік жоғалысынан екі есе төмен деп аламыз.

 

Берілген: n=263

F_г=58 м²

Н _тік=2,5 МВт/м^г

R_г =0,8

А =0,95

H_г=600 Вт/м^г

t=660 °С

е_сәу =0,95

Табу қажет: F_БҚ, Q тол -?

Шешімі:

Күн бу қазандығының гелиостат арқылы алған күн энергиясы (Вт):

 

Q = R_г·А·F_г Н_г ·п = 0,8·0,95·58·600·263=6955824 Вт,

Күн бу қазандығының беттік ауданы:

F_БҚ=Q/H_тік=6955824/2500000=2,782 м² _,

Қазандықтың бетік температурасы t_бқ=1160 К дейін көтеріледі, Бұл буды 700 ^оС дейін қыздырады.

Бу қазандығынан жоғалатын конвективті және сәулелік жылу жоғалысын Стефана-Больцман заңдылығымен анықтаймыз:

 

q_сәу= ε_сәу·C_o·(T/100)⁴=0,95·5,67· =4,08·10 ⁴ Вт/м² ,

мұндағы T – абсолюттік температура, К;

е_сәу – қазандық бетінің қаралық көрсеткіші;

C_o – қара дененің сәулелік коэффиценті, Вт / (м²·K⁴).

,

Вт

 

Жауабы: Бу қазандығының беттік ауданы F_БҚ=2,782 м², Бу қазандығының конвективті және сәулелік жылу жоғалысы Q_тол=17,02 10⁴ Вт

Бақылау сұрақтары:

1. Күн электр стансасының қандай түрлері бар?

2. Мұнаралы күн стансасының қандай элементтері бар?

3. Мұнаралы күн стансасының жұмыс істеу тәртібі.

4. Гелиостаттардың міндеті және басқару жүйесі қалай жұмыс істейді?

5. Гелиостатардан шағылған энергия қалай анықталады?

6. Модульді күн стансасының негізгі элементтері қандай?

ДӘРІС

 

Тақырып:Жарықтың жұтылуы және фотоэлементтердің түрлері. Күн фотоэлементтерінің негізгі сипаттамалары

Жоспар:

Жарықтың жұтылуы