Badania stratyfikacji termicznej.pdf

POLITECHNIKA KRAKOWSKA im. T. Ko Ļ ciuszki

Wydział Mechaniczny

Instytut Maszyn i Urz Ģ dze ı Energetycznych M-9

LABORATORIUM ODNAWIALNYCH

ń RÓDEŁ ENERGII

Ęwiczenie 2:

Badanie stratyfikacji termicznej zasobnika ciepłej wody

uŇytkowej

NaleŇy zapoznaę siħ z opisem stanowiska badawczego zamieszczonego w instrukcji

wyznaczania sprawnoĻci kolektora.

Poj ħ cie stratyfikacji termicznej

ZróŇnicowanie temperatury wzdłuŇ wysokoĻci zbiornika, nazywane jest stratyfikacjĢ

termicznĢ (rys. 1). Polega ona na tym, Ňe nagrzana woda, o wyŇszej temperaturze

gromadzona jest w górnych partiach zbiornika, podczas gdy woda chłodniejsza

wypełnia jego dolne czħĻci. Stratyfikacja jest zjawiskiem bardzo poŇĢdanym,

podnoszĢcym efektywnoĻę działania instalacji. Dziħki temu zjawisku, przy tej samej

iloĻci energii zmagazynowanej i temperaturze Ļredniej w zbiorniku, uŇytkownik ma do

dyspozycji wodħ o wyŇszej temperaturze, natomiast woda ze zbiornika powracajĢca

do kolektora ma temperaturħ niŇszĢ, co tym samym zwiħksza równieŇ sprawnoĻę

kolektora. Stratyfikacja termiczna umoŇliwia osiĢgniħcie wzrostu sprawnoĻci

(o 5 ÷ 20 %) słonecznej instalacji do podgrzewania wody uŇytkowej, w porównaniu z

instalacjĢ, w której woda w zbiorniku ma jednakowĢ temperaturħ.

Rys. 1. Stratyfikacja termiczna w zbiorniku akumulacyjnym

W celu pomiaru rozkładu temperatury ciepłej wody uŇytkowej na wysokoĻci zasobnika,

nawiercone zostały po cztery otwory w czterech jego przekrojach poprzecznych (rys. 3

i 4). W otworach tych umieszczono czujniki przylgowe Pt 100. Przyjħto, Ňe mierzona

temperatura płaszcza zasobnika odpowiada temperaturze c.w.u. wewnĢtrz zasobnika.

Widok oraz schemat badanego zasobnika ciepłej wody uŇytkowej pokazano na

rys. 2 – 5.

Rys. 2. Widok zasobnika c.w.u. wraz

z zespołem pompowym

Rys. 3. Punkty pomiarowe do badania

stratyfikacji termicznej (16 punków)

Rys. 4. Rozmieszczenie punktów pomiarowych (4 × 4)

Rys. 5. Schemat zasobnika ciepłej wody uŇytkowej

W tabeli 1 przedstawiono podstawowe parametry zasobnika ciepłej wody uŇytkowej.

Tabela 1. Parametry badanego zasobnika c.w.u.

PojemnoĻę

150 l

1 m 2

Powierzchnia wymiany

30 kW

Moc wħŇownicy D T=35 ° C*

Czas podgrzania wody D T=35 ° C*

12 min

1,6 kWh/24h

Dobowe straty energii przy 65 ° C

CiĢgły wydatek wody przy D T=35

° C*

739 l/h

Waga netto 87 kg

Materiał izolacji Pianka poliuretanowa

Materiał zbiornika Stal zabezpieczona emaliĢ

* zasilanie obiegu grzewczego 80 ° C ; wydatek obiegu grzewczego 3 m 3 /h

Przebieg ę wiczenia

Badanie powinno byę przeprowadzone w warunkach polowych lub pod symulatorem natħŇenia promieniowania słonecznego

do momentu osiĢgniħcia stanu ustalonego. W obu przypadkach natħŇenie promieniowania słonecznego na płaszczyŅnie

apertury kolektora powinno byę wiħksze niŇ 700 W/m 2 . Dla celów badania zakłada siħ, Ňe warunki stanu ustalonego istniejĢ,

jeĻli temperatura ciepłej wody uŇytkowej (temperatura płaszcza zasobnika) zmienia siħ mniej niŇ 0,05K na minutħ.

Wyniki pomiarów wpisa ę do tabeli 1.

Narysowa ę wykres rozkładu temperatury c.w.u. na wysoko Ļ ci zasobnika. Na wykres nanie Ļę warto Ļ ci temperatury

Ļ redniej w ka Ň dym z czterech przekrojów poprzecznych zasobnika.

Tabela 1. Pomiary i obliczenia dla wyznaczania chwilowej sprawnoĻci płaskiego cieczowego kolektora słonecznego

V #

t 1,I

t 1,II

t 1,III

t 1,IV

t 1, Ļ r

t 2,I

t 2,II

t 2,III

t 2,IV

t 2, Ļ r

t 3,I

t 3,II

t 3,III

t 3,IV

t 3, Ļ r

t 4,I

t 4,II

t 4,III

t 4,IV

t 4, Ļ r

W/m 2 l/min

o C

W powyŇszej tabeli:

t – temperatura ciepłej wody uŇytkowej (temperatura płaszcza zasobnika), o C

Indeksy dolne:

1, 2, 3 oraz 4 – kolejny przekrój poprzeczny zasobnika,

I, II, III oraz IV – kolejny pomiar w danym przekroju poprzecznym zasobnika,

Ļr – temperatura Ļrednia w danym przekroju poprzecznym zasobnika.

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: