Influence of a two-stage heat recovery scheme on the operation of the PV-MD collector

Abstract

Ефективність виробництва електроенергії сонячним модулем істотно визначається термічним режимом роботи. Одним із прогресивних способів впливу на термічний режим є випарне охолодження, що при дистиляції солеутримуючих вод дає можливість управляти температурою сонячного елемента й одержувати вторинний продукт у вигляді прісної води. При каскадній багатоступінчастій рекуперації теплоти випару вибір схемного рішення технологічного процесу охолодження дозволяє оптимізувати сполучення електричної й дистиляційної продуктивності фотомодуля. У роботі проведений аналіз формування температурного поля абсорбера гібридного сонячного колектора (PV-MD), охолоджуваного при двоступінчастій дистиляції сольового розчину з рекуперацією теплоти пари. Метод аналізу дозволяє досліджувати характеристики PV-MD-колектора - температури абсорбера й теплоносіїв, продуктивність системи по електроенергії й дистиляту при реалізації протиточної і прямоточної схем руху розчину, а також у залежності від умов роботи модуля. Ціль роботи - синтез методу розрахунку експлуатаційних характеристик гібридного сонячного колектора з дистилятором при каскадному способі тепломасообміна теплоносіїв і виявлення раціональної технологічної схеми пристрою. Математична модель гібридного сонячного колектора характеризується можливістю локального аналізу процесів тепломасообміна для реальних умов сонячної й кліматичної ситуації. Аналіз тепломасообміну у варіантних умовах показав, що вибір схеми руху теплоносіїв практично не залежить от умов виробництва електроенергії, але істотно визначається впливом спрямованістю потоків теплоносіїв на процес дистиляції. За умовами раціоналізації процесу дистиляції для досягнення найбільшого рівня виробництва дистиляту ефективної є схема прямоточного каскадного руху розчину.

Production efficiency of the electric power the solar module is essentially defined by a thermal operating mode. One of progressive ways of affecting on a thermal regime is vapour cooling which at distillation of saliferous waters gives the chance to operate temperature of the solar cell and to gain a by-product in the form of sweet water. At cascade multistage recovery evaporation heats sampling of the circuit solution of a process of cooling allows to optimise a combination of electric and distillation productivity of the photomodule. The analysis of formation of temperature pattern of an absorber of a hybrid solar collecting channel (PV-MD), a salt solution chilled at two- level distillation with recovery warmth of steam is in-process carried out. The analysis method allows to investigate PV-MD-collecting channel characteristics - temperatures of an absorber and heat-transfer agent, productivity of system on the electric power and distillate at implementation of counter flow and direct-flow circuit designs of traffic of a solution, and also depending on module working conditions. The work purpose - synthesis of a method of calculation of opeating characteristics of a hybrid solar collecting channel with the finestiller at the cascade way Heat and mass transfer heat-transfer agent and revealing of the rational technological circuit design of the device. The mathematical model of a hybrid solar collecting channel is characterised by possibility of the local analysis of processes Heat and mass transfer for real conditions of a solar and climatic situation. The analysis Heat and mass transfer in alternative conditions showed that sampling of the circuit design of traffic of heat-transfer agent practically does not depend on electric power conditions of production, but is essentially defined by agency of directions of streams of heat-transfer agent on distillation process. On conditions of rationalisation of process of distillation for achievement of the greatest level of production of distillate the circuit design of direct-flow cascade traffic of a solution is effective.