Development of a solar colleсtor based on aluminum construction heat pipes

Vladimir Marinenko; Vladyslav Kulynych

doi:10.15587/2312-8372.2019.190119

Автор(и)

Vladimir Marinenko Національний технічний університет України “Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського”, пр. Перемоги, 37, м. Київ, Україна, 03056, Україна https://orcid.org/0000-0002-8789-3432
Vladyslav Kulynych Національний технічний університет України “Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського” пр. Перемоги, 37, м. Київ, Україна, 03056, Україна https://orcid.org/0000-0002-5934-6423

DOI:

https://doi.org/10.15587/2312-8372.2019.190119

Ключові слова:

сонячний колектор, алюмінієва конструкційна теплова труба, алюмінієва плоска поглинальна панель, алюмінієва циліндрична поглинальна панель.

Анотація

Об'єктом дослідження є теплова ефективність сонячних колекторів на основі алюмінієвих конструкційних теплових труб.

Сонячні колектори з тепловими трубами мають конструктивно схоже виконання. На теплосприймаючій панелі закріплені теплові труби зоною випаровування, а зони конденсації – розташовані у баку-акумуляторі. Відмінності маються тільки в конструкціях поглинальних панелей, ділянках зон конденсації та теплоносіях теплових труб.

Одним з найбільш проблемних місць дослідження є обгрунтування та розробка нової конструкції теплопоглинальної панелі сонячного колектора на основі теплових труб.

Проведений огляд публікацій показав, що сонячний колектор на основі алюмінієвих конструкційних теплових труб, які працюють в режимі двофазного термосифона, має теплові втрати при передачі радіаційного теплообміну в довгохвильовому діапазоні між поглинаючою плоскою панеллю і тепловою трубою.

Запропоновано проект сонячного колектора з новою, поглинальною сонячні промені, панеллю. Для проведення аналізу ефективності роботи сонячного колектора на основі алюмінієвих конструкційних теплових труб з новою поглинальною панеллю створено два макети сонячних колекторів – з плоскою поглинальною панеллю і циліндричною поглинальною панеллю. Площі поглинальних поверхонь однакові.

Методом теплофізичного експерименту досліджені моделі сонячних колекторів на основі одної алюмінієвої конструкційної теплової труби закріпленої на алюмінієвій плоскій та алюмінієвій циліндричній поглинальних поверхнях.

Наведені результати досліджень теплової ефективності моделей сонячних колекторів. Теплова ефективність нового сонячного колектора на основі алюмінієвої конструкційної теплової труби з циліндричною поглинальною панеллю у початковий період нагріву води до 15 % більша ніж у сонячного колектора з плоскою поглинальною панеллю, а в кінці нагріву – до 4 %. Циліндрична поверхня панелі грає роль концентратора відбитої частини випромінювання і власного випромінювання панелі в районі теплової труби.

Подальші дослідження планується проводити в напрямку оптимізації геометричних параметрів теплопоглинальних поверхонь сонячних колекторів.

Біографії авторів

Vladimir Marinenko, Національний технічний університет України “Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського”, пр. Перемоги, 37, м. Київ, Україна, 03056

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра атомних електричних станцій і інженерної теплофізики

Vladyslav Kulynych, Національний технічний університет України “Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського” пр. Перемоги, 37, м. Київ, Україна, 03056

Аспірант

Кафедра атомних електричних станцій і інженерної теплофізики

Посилання

Bezrodny, M. K., Pioro, I. L., Kostyuk, T. O. (2005). Transfer Processes in Two-phase Thermosyphone Systems. Theory and Practice. Kyiv: Augmented and Revised Edition. Fact, 704.
Peterson, G. P. (1994). An Introduction to Heat Pipes: modelling, testing and application. Wiley, 356.
Gaugler, R. S. (1966). Pat. No. 3229759 US. Evaporation – condensation heat transfer devise. Declareted: 02.12.1963; published: 18.01.1966.
Reay, D. A., Kew, Р. A. (2006). Heat Pipes. Fifth Edition, 374.
Semena, M. G., Gershuni, A. N., Zaripov, V. K. (1984). Teplovye truby s metallovoloknistymi kapilliarnymi strukturami. Kyiv: Vischa shkola, 214.
Singh, R., Mochizuki, M., Nguyen, T., Akbarzadeh, A. (2011). Application of heat pipes in energy conservation and renewable energy-based systems. Frontiers in Heat Pipes, 2, 033003, 1–13.
Vasiliev, L. L. (1988). Heat pipes in the systems with renewable energy sources. Science and technology. Minsk, 7–35.
Walker, A., Mahjouri, F., Stieler, R. (2004). Evacuated-Tube Heat-Pipe Solar Collectors Applied to the Recirculation Loop in a Federal Building. NREL Report, No. CP-710-36149, 9.
Rassamakin, B. M., KHairnasov, S. M., Zaripov, V. K. (2012). Razrabotka i issledovanie teplovykh trub novogo profilia dlia solnechnykh kollektorov s ispolzovaniem selektivnogo pokrytiia pogloschaiuschei poverkhnosti. Otchet po NIR. KPI im. Igoria Sikorskogo – 2434 – p; Nomer gosregistracii temy – 0111U000567. Kyiv.
Khairnasov, S. M. (2010). Eksperimentalnoe issledovanie effektivnogo ploskogo solnechnogo kollektora na teplovykh trubakh. Vozobnovliaemaia energiia, 2 (21), 35–39.
Marinenko, V. І. (2017). Pat. No. 118736 UA. Element soniachnogo kolektora. MPK F24J 2/04. No. u 201701760; declareted: 04.02.2017; published: 28.08.2017, Biul. No. 16.
Marinenko, V. I. (2018). Pat. No. 123808 UA. Soniachnii pidigrivach vody. MPK: F24C 15/00. No. u 201709169; declareted: 18.09.2017; published: 12.03.2018, Bul. No. 5.