sprawozdanie nr5, czwartek TP15

LABORATORIUM

POMPY CIEPŁA I KOLEKTORY SŁONECZNE

Ćwiczenie nr 5

BADANIE KOLEKTORA POWIETRZNEGO –
POMIAR PRZYROSTU TEMPERATURY POWIETRZA.

Prowadzący: dr inż. Beata Grabowska

Termin: czwartek TP 13:15

Data wykonania ćwiczenia: 30.04.2015r

Data oddania sprawozdania: 13.05.2015r

Skład grupy:
Marta Bielewska 204766

Anna Perz 204792


  1. Wstęp teoretyczny

  2. Cel ćwiczenia - celem ćwiczenia było oznaczenie przyrostu temperatury powietrza
    w płaskim kolektorze słonecznym oraz zapoznanie się z metodą wyznaczania jego sprawności.

Sprawność kolektora wyznaczamy za pomocą wzoru :


$$\eta = \frac{Q_{u}}{A \bullet E}$$


$${Q_{u} - energia\ uzyteczna,\ W\backslash n}{A - powierzchnia\ absorpcyjna\ kolektora,\ m^{2}\backslash n}{E - calkowite\ natezenie\ promieniowania\ slonecznego,\ \frac{W}{m^{2}}}$$

Do wyznaczenie energii użytecznej wykorzystamy wzór:


Qu = mp • cp • (t1t3)


$${m_{p} - masowy\ przeplyw\ powietrza,\ \frac{\text{kg}}{s}\backslash n}{c_{p} - \text{ciep}l\text{o\ w}las\text{ciwe\ powietrz}a,\ \frac{J}{\text{kgK}}}$$


t1 − temperatura powietrza na wyjsciu z kolektora,  C


t3 − emperatura powietrza na wejsciu do kolektora,  C

Niezbędne więc będzie wyznaczenie strumienia masowego przepływu powietrza:


mp = Vp • ρ


Vp − objetosc powietrza,  m3

ρgęstość powietrza, kg/m3

Strumień objętości powietrza obliczamy ze wzoru:


Vp = Aw • wsr


Aw − pole powierzchni przekroju otworu wyplywu powietrza,  m2


$$w_{sr} - srednia\ predkosc\ liniowa\ czynnika\ w\ kierunku\ przeplywu,\ \frac{m}{s}$$

  1. Przebieg ćwiczenia i schemat stanowiska pomiarowego

Dla sześciu różnych ustawień podstawy kolektora (45°, 35°, 25°,15°, 5°, 0°) po włączeniu lamp i ustabilizowaniu temperatur, odczytywano temperatury z poszczególnych termopar na rejestratorze. W trakcie stabilizacji układu mierzono prędkość przepływu powietrza za pomocą anemometru(trzy pomiary).

Promienie ultrafioletowe emitowane przez lampę, po przejściu przez szkło, ulegają załamaniu. Wtedy też zmianie ulega długość fal. Uniemożliwia to wydostanie się promieniowania poza kolektor(zachodzi efekt cieplarniany) – temperatura wewnątrz wzrasta. Następnie ciepło odbierane jest przez powietrze przepływające przez kolektor. Przyrost temperatury powietrza zależy od natężenia promieniowania docierającego do absorbera oraz od prędkości przepływu czynnika przez układ.

Rysunek . Schemat stanowiska z kolektorem powietrznym

1 - wylot powietrza

2 – lampa na podczerwień

3 - wlot powietrza

4 - miernik temperatur

5 - zasilanie

6 - regulacja kąta nachylenia

7 - kolektor powietrzny

  1. Tabela pomiarowa

Tabela . Zestawienie mierzonych temperatur oraz prędkości przepływu powietrza na wylocie kolektora

α t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 τ
° °C °C °C °C °C °C °C s
45 47,0 44,2 32,6 65,4 77,6 82,2 57,7 28,9
35 47,0 44,5 32,7 66,0 78,8 83,0 58,4 29,0
25 48,0 45,1 33,1 67,4 80,9 84,4 59,3 29,1
15 48,7 45,4 33,2 68,6 83,0 82,7 60,9 29,0
5 50,3 45,6 33,2 70,5 82,8 79,6 62,8 29,0
0 51,7 45,8 33,3 72,2 83,5 78,4 64,6 29,2

Tabela . Dane pomiarowe prędkości przepływu powietrza

α w1 w2 w3
° m/s m/s m/s
45 0,60 0,61 0,60
35 0,57 0,54 0,55
25 0,48 0,49 0,51
15 0,37 0,37 0,37
5 0,22 - -
0 - - -

Tabela . Pozostałe dane pomiarowe oraz stałe potrzebne do obliczeń

P a b A cp
W cm cm m2 kJ/kg∙K
750•0, 9 4,2 19,5 0,5459 1,005

P - Moc odczytana z watomierza – 750W

t1 - temperatura wylotowa (mierzona wewnątrz)

t2 - temperatura na środku kolektora

t3 - temperatura wlotowa

t4 …t7 - temperatury mierzone na szybie

w1 …w3 - prędkość przepływu powietrza na wylocie kolektora

a,b - wymiary powierzchni wylotowej z kolektora

A – powierzchnia absorbera

cp - ciepło właściwe dla powietrza

  1. Obliczenia na sprawność kolektora słonecznego

Dla α=45°


Vp = A • wsr = 0, 00819 • 0, 603 = 0, 0049 m3


mp = Vp • ρ = 0, 0049 • 1, 1595 = 0, 00573 kg/s


Qu = mp • cp • (t1t3) = 0, 00573 • 1005 • (47−32,6) = 82, 92 W


$$\eta = \frac{Q_{u}}{A \bullet E} = \frac{Q_{u}}{A \bullet \frac{P}{A}} = \frac{82,92}{750} = 0,1228 \approx 12,28\%$$

  1. Tabela wynikowa

Tabela . Zestawienie wyników obliczeń

α Vp mp Qu η
° m3 kg/s W %
45 0,0049 0,00573 82,92 12,28
35 0,0045 0,00526 75,52 11,19
25 0,0040 0,00469 70,15 10,39
15 0,0030 0,00351 54,73 8,11
5 0,0018 0,00209 35,90 5,32
0 - - - -
  1. Wykresy

Rysunek . Wykres przedstawiający zależność sprawności od kąta nachylenia kolektora

Rysunek Wykres przedstawiający zależność prędkości przepływu czynnika od kąta nachylenia kolektora

  1. Uwagi i wnioski

Naszym zadaniem było sprawdzenie przy jakim ustawieniu kąta nachylenia kolektora osiągniemy największą sprawność. Analizując Rysunek 2. można stwierdzić, że sprawność kolektora słonecznego rośnie wraz ze wzrostem jego kąta nachylenia. Najwyższą sprawność została osiągnięta dla największego z badanych kątów: α=45° i wyniosła 12,28% .

Podobnie zmieniała się wartość strumienia przepływu- im mniejszy ustawialiśmy kąt, tym strumień się zmniejszał. Dla kąta α=5° tylko raz udało nam się zmierzyć prędkość strumienia za pomocą anemometru, z kolei dla α=0° w ogóle nie udało się wykonać tego pomiaru(mierzona prędkość spadła poniżej zakresu pomiarowego anemometru).

Im ustawialiśmy mniejszy kąt nachylenia kolektora, tym notowane temperatury na odpływie powietrza z wymiennika były większe. Temperatura powietrza na wlocie do kolektora była stabilna- w czasie pomiarów zwiększyła się tylko o 0,5oC, co było skutkiem wzrostu temperatury powietrza.

Zaletą kolektorów powietrznych jest ich łatwa instalacja, która nie wymaga użycia sieci przewodów oraz zasobnika ciepła. Nośnikiem ciepła jest powietrze, które jest bezpośrednio wtłaczane do ogrzewanego pomieszczenia.

Sprawność kolektorów powietrznych dostępnych na rynku wg danych zmienia się
w szerokim zakresie i wynosi od ok.25% do 50% dla małych natężeń przepływu powietrza (ok 25m3/h), aż do 70% dla ok 100m3/h. Kolektory tego typu posiadają niższą sprawność spowodowaną małą wartością współczynnika przejmowania ciepła powietrza, co powoduje iż temperatura absorbera jest wyższa, a co za tym idzie wyższe są straty ciepła.

Uzyskane na podstawie obliczeń sprawności badanego kolektora osiągają niższe wartości od katalogowych.

Jedną z przyczyn uzyskania niewielkich wartości może być bardzo mały strumień przepływu . Badany kolektor nie jest produktem wykonywanym przez profesjonalną firmę, dlatego też może nie być idealnie szczelny, co jest bardzo ważne w przypadku kolektorów powietrznych, w innym wypadku zanotujemy duże straty nagrzanego powietrza . Możliwe, że badany kolektor posiada drobne nieszczelności, co również mogłoby wpłynąć na obniżenie jego sprawności.


Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
czwartek TP pyt6 39
tp 15
Fwd Sprawozdanie na odona, TP, Przyrządy:
Sprawozdania materialoznastwo, CZWARTY, 1
Poprawa sprawozdania kwant gamma cw 15, MIBM WIP PW, fizyka 2, laborki fiza(2), 50-Charakterystyka l
tp.15, pytania inne luzem
Standardy Sprawozdawczosci Finansowej 6.11.10 - 15.01.11
sprawozdanie nr5
sprawozdanie nr 73, fizyka(15)
Sprawozdzanie nr5
Sprawozdani IP Warta ,10,15
JakubKalenkiewicz TP 15 15
sprawozdanie IPP Grzegorz Lechowski IŚ rok1 gr3 (zajęcia czwartek 9 15 11 00)
Sprawozdanie z działalności Rzecznika Praw Ucznia 15
Lab fiz 15, Studia, Semestr 1, Fizyka, Sprawozdania
Sprawozdanie IUM 15 projekt Byczek
Badanie wyłącznika - APU-15, Studia, sprawozdania, sprawozdania od cewki 2, Dok 2, Dok 2, POLITECHN

więcej podobnych podstron