Влияние размеров грунтового теплообменника на сопряженные режимы ра- боты с гелиосистемой.

Abstract

Проведены численные исследования нестационарного теплообмена в сезонном аккумулято- ре тепла гелиосистемы с грунтовым теплообменником в процессе периодической, с суточным циклом, зарядки в летний период. Теплообменник представлен в виде вертикального зонда с коаксиальным расположением труб. Ма- тематическая модель сопряженной работы гелиосистемы и грунтового аккумулятора включает дифференциальные уравнения, описывающие условия прихода и преобразования солнечной энергии в гелиоколлекторе, а также — теп- лообмен в грунтовом теплообменнике и в массиве грунта. Показана необходимость учета взаимного влияния разме- ров гелиоколлекторов и грунтового теплообменника. Это влияние в заданных условиях может быть выражено в виде функциональной зависимости от расходного параметра — скорости теплоносителя в грунтовом теплообменнике. Предложены расчетные соотношения метода выбора длины теплообменника в зависимости от площади гелиокол- лекторов разного типа при условии ограничения скорости теплоносителя.

Проведено числові дослідження нестаціонарного теплообміну в сезонному акумуляторі тепла геліосис- теми з ґрунтовим теплообмінником. В процесі періодичного, з добовим циклом, зарядження в літній період теплоо- бмінник представлено у вигляді вертикального зонда з коаксіальним розташуванням труб. Математична модель спо- лученої роботи геліосистеми й ґрунтового акумулятора включає диференціальні рівняння, що описують умови при- ходу й перетворення сонячної енергії в геліоколекторі, а також — теплообмін у ґрунтовому теплообміннику й у ма- сиві ґрунту. Показано необхідність урахування взаємного впливу розмірів геліоколекторів і ґрунтового теплообмін- ника. Цей вплив у заданих умовах може бути виражено у вигляді функціональної залежності від витратного параметра — швидкості теплоносія в ґрунтовому теплообміннику. Запропоновано розрахункові співвідношення методу вибору довжини теплообмінника в залежності від площі геліоколекторів різного типу за умови обмеження швидкос- ті теплоносія.

The numerical investigations of unsteady heat transfer in the seasonal heat accumulator of a solar plant system with a ground heat exchanger in the process of a periodic, with a diurnal cycle, charging in the summer period, are carried out. The heat exchanger is a vertical sonde with a coaxial tube arrangement. The mathematical model of conjugated operation of the heliosystem and the ground heat exchanger includes differential equations describing the conditions of entry and conversion of the solar energy in the sunlight collector, as well as the heat exchange in both the ground heat exchanger and in the array of ground. The necessity of considering the mutual influence of dimensions of the sunlight collectors and of the ground heat exchanger is shown. Under given conditions this effect may be expressed as the functional dependence upon the cost characteristic, that is, the speed of the heat carrier in the ground heat exchanger. The method of choosing the heat exchanger length depending on the area of different heliocollectors, subject to the limitation of the heat-carrying velocity, is introduced.