W pracy zaproponowano model matematyczny płaskiego cieczowego kolektora słonecznego, pracującego w układzie kanałów równoległych lub serpentynowych. Pozwala on na modelowanie pracy kolektora w ... więcej

W pracy zaproponowano model matematyczny płaskiego cieczowego kolektora słonecznego, pracującego w układzie kanałów równoległych lub serpentynowych. Pozwala on na modelowanie pracy kolektora w warunkach nieustalonych przy zależnych od czasu warunkach brzegowych. Jest to model jednowymiarowy o parametrach rozłożonych, przy czym analizowana jest praca jednej rurki kolektora. Proponowana metoda oparta jest na rozwiązaniu równania nieustalonego przewodzenia ciepła po stronie ścianki rurki oraz równania bilansu energii po stronie czynnika roboczego. Wyprowadzone równania różniczkowe rozwiązano z wykorzystaniem schematu różnicowego niejawnego. Metoda ma charakter iteracyjny. Wszystkie własności termofizyczne czynnika oraz materiału rurki obliczane mogą być na bieżąco (podobnie rozkład współczynnika wnikania ciepła po stronie czynnika roboczego). Dokładność wyników uzyskiwanych za pomocą prezentowanej metody zweryfikowano przez ich porównanie z wynikami dostępnych w literaturze rozwiązań ścisłych dla stanów nieustalonych. Analizie porównawczej poddano skokowe wymuszenie ogrzewaniem na powierzchni zewnętrznej rurki (przypadek najbardziej zbliżony do warunków rzeczywistych, w jakich pracują kolektory słoneczne). W celu uniknięcia efektów dyssypacji i dyspersji, powodujących powstawanie błędów obliczeń numerycznych, przeprowadzono obliczenia dla różnych kroków podziału czasowo-przestrzennego przy równoczesnym spełnieniu warunku Couranta.

A new one-dimensional mathematical model for simulating the transient processes which occur in the liquid flat-plate solar collectors is presented. The proposed method considers the collector model as ... więcej

A new one-dimensional mathematical model for simulating the transient processes which occur in the liquid flat-plate solar collectors is presented. The proposed method considers the collector model as one with distributed parameters. In the suggested method one tube of the collector is taken into consideration. In this model the boundary conditions could be time-dependent. The proposed model is based on solving equation describing the energy conservation at the working medium side. The temperature of the separating wall is determined from the equation of transient heat conduction. The derived differential equations were solved using the implicit finite difference method of iterative character. All thermo-physical properties of the operating medium and the material of the separating wall could be computed in real time. The space-time heat transfer coefficient at the working medium side could be also computed on-line. The proposed model is suitable for collectors working in a parallel or serpentine tube arrangement. As an illustration of accuracy and effectiveness of the suggested method the computational verification was performed. It consists in comparing the results found using the presented method with results of available analytic solutions for transient operating conditions. The numerical analyse was performed for the tube with forced step heat flux change at the outer surface. The presented agreement of results was obtained after a prior analysis of the influence of the density of the time-space division on the accuracy of the result obtained using the proposed method. The aim of this analysis was to determine the time and space step at the level which will allow to avoid the dissipation and dispersion at the grid, while at the same time will allow to satisfy the Courant condition.