ANALIZA EGZERGETYCZNA KOLEKTORA SŁONECZNEGO DWUOBWODOWEGO Z OBIEGIEM TERMOSYFONU
Waldemar Wójcik
Lublin University of Technology, Institute of Electronics and Information Technology (Polska)
http://orcid.org/0000-0002-0843-8053
Maksat Kalimoldayev
Institute of Information and Computational Technologies SR MES RK (Kazachstan)
http://orcid.org/0000-0003-0025-8880
Yedilkhan Amirgaliyev
Institute of Information and Computational Technologies SR MES RK; Al-Farabi Kazakh National University (Kazachstan)
http://orcid.org/0000-0002-6528-0619
Murat Kunelbayev
Institute of Information and Computational Technologies SR MES RK (Kazachstan)
http://orcid.org/0000-0002-5648-4476
Aliya Kalizhanova
kalizhanova_aliya@mail.ruInstitute of Information and Computational Technologies SR MES RK; Al-Farabi Kazakh National University (Kazachstan)
http://orcid.org/0000-0002-5979-9756
Ainur Kozbakova
Institute of Information and Computational Technologies SR MES RK; Al-Farabi Kazakh National University (Kazachstan)
http://orcid.org/0000-0002-5213-4882
Timur Merembayev
Institute of Information and Computational Technologies SR MES RK (Kazachstan)
http://orcid.org/0000-0001-8185-235X
Abstrakt
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 matematycznyBibliografia
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.
Google Scholar
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
Google Scholar
Ben H.: Analysis and Synthesis of Energy Utilization. Chinese Petrochemical Engineering Press, Beijing 1995.
Google Scholar
Cengel Y.A., Boles M.A.: Thermodynamics and Engineering Approach. McGraw-Hill, Boston 2005.
Google Scholar
Duffie J.A, Beckman W.A.: Solar engineering of thermal process. John Wiley and Sons Inc., Canada 1974.
Google Scholar
Duffie J.A, Beckman W.A.: Solar engineering of thermal process. Wiley, New York 1991.
Google Scholar
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
Google Scholar
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
Google Scholar
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
Google Scholar
Goswami D.Y., Kreith F., Kreider J.F.: Principles of solar engineering. Taylor & Francis, Pasadena 2000.
Google Scholar
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
Google Scholar
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
Google Scholar
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
Google Scholar
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
Google Scholar
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
Google Scholar
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
Google Scholar
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
Google Scholar
Marletta L.: Air conditioning systems from the 2nd law perspective. Entropy 15/2013, 859–877.
DOI: https://doi.org/10.3390/e12040859
Google Scholar
Matlab Optimization Toolbox, https://www.mathworks.com/products/ optimization.html (available 1.06.2019).
Google Scholar
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
Google Scholar
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
Google Scholar
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
Google Scholar
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
Google Scholar
Autorzy
Waldemar WójcikLublin University of Technology, Institute of Electronics and Information Technology Polska
http://orcid.org/0000-0002-0843-8053
Autorzy
Maksat KalimoldayevInstitute of Information and Computational Technologies SR MES RK Kazachstan
http://orcid.org/0000-0003-0025-8880
Autorzy
Yedilkhan AmirgaliyevInstitute of Information and Computational Technologies SR MES RK; Al-Farabi Kazakh National University Kazachstan
http://orcid.org/0000-0002-6528-0619
Autorzy
Murat KunelbayevInstitute of Information and Computational Technologies SR MES RK Kazachstan
http://orcid.org/0000-0002-5648-4476
Autorzy
Aliya Kalizhanovakalizhanova_aliya@mail.ru
Institute of Information and Computational Technologies SR MES RK; Al-Farabi Kazakh National University Kazachstan
http://orcid.org/0000-0002-5979-9756
Autorzy
Ainur KozbakovaInstitute of Information and Computational Technologies SR MES RK; Al-Farabi Kazakh National University Kazachstan
http://orcid.org/0000-0002-5213-4882
Autorzy
Timur MerembayevInstitute of Information and Computational Technologies SR MES RK Kazachstan
http://orcid.org/0000-0001-8185-235X
Statystyki
Abstract views: 283PDF downloads: 174
Licencja
Utwór dostępny jest na licencji Creative Commons Uznanie autorstwa – Na tych samych warunkach 4.0 Miedzynarodowe.
Inne teksty tego samego autora
- Viacheslav Titov, Olexandr Mozghovyi, Ruslan Borys, Mykola Bogomolov, Yedilkhan Amirgaliyev, Zhalau Aitkulov, TEORETYCZNE I EKSPERYMENTALNE UZASADNIENIE PROCESU CIĄGNIENIA Z PRZERZEDZANIEM BIMETALICZNYCH ELEMENTÓW RUROWYCH Z RÓŻNYCH METALI I STOPÓW , Informatyka, Automatyka, Pomiary w Gospodarce i Ochronie Środowiska: Tom 13 Nr 2 (2023)
- Oleksandr Romanyuk, Yevhen Zavalniuk, Sergii Pavlov, Roman Chekhmestruk, Bondarenko Bondarenko, Tetiana Koval, Aliya Kalizhanova, Aigul Iskakova, NOWY MODEL ODBICIA ŚWIATŁA OD POWIERZCHNI WYKORZYSTUJĄCY KOMBINACJĘ DWÓCH FUNKCJI SZEŚCIENNYCH , Informatyka, Automatyka, Pomiary w Gospodarce i Ochronie Środowiska: Tom 13 Nr 3 (2023)
- Gregory Tymchyk, Volodymyr Skytsiouk, Tatiana Klotchko, Roman Akselrod, Valerii Shenfeld, Aliya Kalizhanova, Didar Yedilkhan, Gaukhar Borankulova, MODEL STREF TONTOR DO AUTOMATYCZNEGO MONITOROWANIA OBIEKTÓW , Informatyka, Automatyka, Pomiary w Gospodarce i Ochronie Środowiska: Tom 13 Nr 2 (2023)
