EXERGY ANALYSIS OF DOUBLE-CIRCUIT FLAT SOLAR COLLECTOR WITH THERMOSYPHON CIRCULATION

W niniejszej pracy wykonano analizę egzergetyczną płaskiego kolektora słonecznego dwuobwodowego z cyrkulacją termosyfonową. W artykule przedstawiono model matematyczny analizy energetycznej i egzergetycznej płaskich kolektorów słonecznych, a także obliczono sprawność promieniowania słonecznego, temperaturę, natężenie przepływu cieczy, wskaźniki egzergii i wskaźniki strat egzergetycznych. Znaczenie osiągniętych wyników jest duże, ponieważ badania eksperymentalne mogą wykryć nieefektywne elementy systemu ogrzewania energią słoneczną. Egzergetyczna sprawność dwuobwodowego płaskiego kolektora słonecznego z obiegiem termosyfonowym opisuje nieodwracalność procesu według parametrów termodynamicznych. Jest to spowodowane dużym stopniem przegrzania osiąganym pod koniec procesów sprężania i odparowywania, co prowadzi do dużych różnic w wymianie ciepła w oparciu o cykl pompy ciepła. Efektywność energetyczna całego systemu wynosi 70. Maksymalne wartości sprawności energetycznej i egzergii w południe, odpowiednio 32,5% i 2,23%. Efektywność egzergii wynosi 4%, a największą stratą egzergii jest różnica pomiędzy płytami absorbera a słońcem, stanowiąca 52,86% całkowitego wskaźnika egzergii.

Słowa kluczowe:

temperatura, energia słoneczna, analiza, model matematyczny

Bibliografia

Amirgaliyev Ye.N., Kunelbayev M., Wójcik W., Kalizhanova A.U., Auyelbekov O.A., Katayev N.S., Kozbakova A.Kh., Irzhanova A.A.: Solar-driven resources of the republic of Kazakhstan. News of The National Academy of Sciences of the Republic of Kazakhstan, Series of Geology and Technical Sciences 4(430)/2018, 18–27.

Arora A., Kaushik S.C.: Theoretical analysis of a vapour compression refrigeration system with R502, R404A and R507A. Int. J. Refrig. 31/2008, 998–1005. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ijrefrig.2007.12.015

Ben H.: Analysis and Synthesis of Energy Utilization. Chinese Petrochemical Engineering Press, Beijing 1995.

Cengel Y.A., Boles M.A.: Thermodynamics and Engineering Approach. McGraw-Hill, Boston 2005.

Dufﬁe J.A, Beckman W.A.: Solar engineering of thermal process. John Wiley and Sons Inc., Canada 1974.

Dufﬁe J.A, Beckman W.A.: Solar engineering of thermal process. Wiley, New York 1991.

Farahat H.A.S., Sarhaddi F.: Exergetic optimization of ﬂat plate solar collectors. Renew. Energy J. 8/2009, 1169–1174. DOI: https://doi.org/10.1016/j.renene.2008.06.014

Ge Z., Wang H., Wang H., Zhang S., Guan X.: Exergy analysis of ﬂat plate solar collectors. Entropy 16/2014, 2549–2567. DOI: https://doi.org/10.3390/e16052549

Gertzos K.P., Caouris Y.G., Panidis T.: Optimal design and placement of serpentine heat exchangers for indirect heat withdrawal, inside ﬂat plate integrated collector storage solar water heaters (ICSSWH). Renew. Energy 35/2010, 1741–1750. DOI: https://doi.org/10.1016/j.renene.2009.12.014

Goswami D.Y., Kreith F., Kreider J.F.: Principles of solar engineering. Taylor & Francis, Pasadena 2000.

Gupta M.K., Kaushik S.C.: Exergetic performance evaluation and parametric studies of solar air heater. Energy 33/2008, 1691–1702. DOI: https://doi.org/10.1016/j.energy.2008.05.010

Hossain M.S., Saidur R., Fayaz H., Rahim N.A., Islam M.R., Ahamed J.U., Rahman M.M.: Review on solar water heater collector and thermal energy performance of circulating pipe. Renew. Sustain. Energy Rev. 15/2011, 3801–3812. DOI: https://doi.org/10.1016/j.rser.2011.06.008

Jafarkazemi F., Ahmadifard E.: Energetic and Exergetic evaluation of ﬂat plate solar collectors. Renew. Energy 56/2013, 55–63. DOI: https://doi.org/10.1016/j.renene.2012.10.031

Kalogirou S.A., Karellas S., Braimakis K., Stanciu C., Badescu V.: Exergy analysis of solar thermal collectors and processes. Prog. Energy Combust. Sci. 56/2016, 106–137. DOI: https://doi.org/10.1016/j.pecs.2016.05.002

Liu R.H.T.G., Cengel Y.A.: Exergy Analysis of Solar Heating System. J. Sol. Energy Eng. 117/1995, 249–251. DOI: https://doi.org/10.1115/1.2847815

Luminosu I.; Fara L.: Determination of the optimal operation mode of a ﬂat solar collector by exergetic analysis and numerical simulation. Energy 30/2005, 731–747. DOI: https://doi.org/10.1016/j.energy.2004.04.061

Mahadi M.S.-U.-R., Hasan M.F., Ahammed A., Kibria M.T., Huque S.: Construction, fabrication and performance analysis of an indigenously built serpentine type thermosyphon solar water heater. Proceedings of the 2014 3rd International Conference on the Developments in Renewable Energy Technology (ICDRET), Dhaka, Bangladesh, 29–31 May 2014, 2–7. DOI: https://doi.org/10.1109/ICDRET.2014.6861712

Marletta L.: Air conditioning systems from the 2nd law perspective. Entropy 15/2013, 859–877. DOI: https://doi.org/10.3390/e12040859

Matlab Optimization Toolbox, https://www.mathworks.com/products/ optimization.html (available 1.06.2019).

Suzuki A.: General theory of exergy-balance analysis and application to solar collector. Energy 13/1988, 153–160. DOI: https://doi.org/10.1016/0360-5442(88)90040-0

Torres-Reyes E., Gortari J.C., Ibarra-Salazar B., Picon-Nuñez M.: A design method of ﬂat-plate solar collectors based on minimum entropy generation. Exergy Int. J. 1/2001, 46–52. DOI: https://doi.org/10.1016/S1164-0235(01)00009-7

Xiaowu W., Ben H.: Exergy analysis of domestic-scale solar water heaters. Renew. Sustain. Energy Rev. 9/2005, 638–645. DOI: https://doi.org/10.1016/j.rser.2004.04.007

Yazdi M., Aliehyaei M., Rosen M.A.: Exergy, economic and environmental analysis of gas turbine inlet air cooling with a heat pump using a novel system conﬁguration. Sustainability 7/2015, 14259–14286. DOI: https://doi.org/10.3390/su71014259

Wójcik, W., Kalimoldayev, M., Amirgaliyev, Y., Kunelbayev, M., Kalizhanova, A., Kozbakova, A., & Merembayev, T. (2019). ANALIZA EGZERGETYCZNA KOLEKTORA SŁONECZNEGO DWUOBWODOWEGO Z OBIEGIEM TERMOSYFONU. Informatyka, Automatyka, Pomiary w Gospodarce i Ochronie Środowiska, 9(3), 35-39. https://doi.org/10.35784/iapgos.230

##plugins.themes.bootstrap3.article.sidebar##

Numer Tom 9 Nr 3 (2019)

Archiwum

##plugins.themes.bootstrap3.article.main##

Authors

Abstrakt

Słowa kluczowe:

Bibliografia

##plugins.themes.bootstrap3.article.details##

Licencja