VLIV STAGNAČNÍCH STAVŮ NA SOLÁRNÍ SOUSTAVY. Petr Kramoliš, samost. projektant Mojmír Vrtek, VŠB - TU Ostrava Stanislav Plaček, VŠB - TU Ostrava

Rozměr: px

Začít zobrazení ze stránky:

Download "VLIV STAGNAČNÍCH STAVŮ NA SOLÁRNÍ SOUSTAVY. Petr Kramoliš, samost. projektant Mojmír Vrtek, VŠB - TU Ostrava Stanislav Plaček, VŠB - TU Ostrava"

Miloš Havlíček
před 8 lety
Počet zobrazení:

1 VLIV STAGNAČNÍCH STAVŮ NA SOLÁRNÍ SOUSTAVY Petr Kramoliš, samost. projektant Mojmír Vrtek, VŠB - TU Ostrava Stanislav Plaček, VŠB - TU Ostrava Báňská Bystrica

2 Proces stagnace Fáze 1 Roztažení kapaliny Fáze 2 Vytlačení kapaliny z kolektoru s prvním vytvořením páry Fáze 3 Vyprázdnění kolektoru fáze s nasycenou párou Fáze 4 Vyprázdnění kolektoru fáze s nasycenou párou a přehřátou párou Fáze 5 Opětovné naplnění kolektoru 2

kolektoru fáze s nasycenou párou Fáze 4 Vyprázdnění kolektoru

3 Parní výkon dosah páry Parní výkon kolektorů min. max. vakuové kolektory W/m 2 ploché kolektory W/m 2 špatné vyprazdňování ploché kolektory W/m dobré vyprazdňování 1 m 2 kolektoru při 70 W/m 2 při 35 W/bm dosah páry cca 2 m 110 W/m 2 při 35 W/bm dosah páry cca 3,1 m Produkce páry min. max. vakuové kolektory 1,8 2,2 lt./m 2 kolektoru ploché kolektory 0,9 1,2 lt./m 2 kolektoru ploché kolektory 0,8 1,0 lt./m 2 kolektoru 1 lt. páry při DN 25 cca 2,1 bm potrubí max. 2,5 bm. 3

vyprazdňování 1 m 2 kolektoru při 70 W/m 2 při 35 W/bm dosah páry cca 2 m 110 W/m 2 při 35 W/bm dosah páry cca 3,1 m

4 t [ C] Závislost teploty začátku vypařování PG na tlaku Atmosférický tlak 100 kpa Koncentrace 50%hm. PG přetlak [bar] přetlak v kolektoru teplota vypař. vysoce selekt. selektivní účinnost výkon kol. účinnost výkon kol. bar C η W/m 2 η W/m Účinnost a výkon kolektoru v závislosti na tlaku (50% PPG, 1000 W/m 2 )

vysoce selekt. selektivní účinnost výkon kol. účinnost výkon kol. bar C η W/m 2 η W/m 2 2 138 0.37 370 0.

5 Tepelné ztráty potrubí 5

6 Vliv vytvoření páry na velikost expanzní nádoby Zvětšení objemu pro návrh EN pro soustavu 100 m 2 90 lt. objem kolektorů roztažnost tekutiny cca 7 9 % - tj. 8 lt. objem kolektorů cca 0,8-0,95 lt./m 2 - tj. 80 lt. objem páry v potrubí 1,1 lt./m 2 t.j. 110 lt. součet 88 lt. Objem pro výpočet EN: původně cca 88 lt. reálný při stagnaci 198 lt. Nutné - zkontrolovat obsah páry, zda nepronikne na citlivé komponenty ve strojovně. Pokud ano, nestačí zvětšit EN - je nutno použít chladiče a další řešení. 6

objem páry v potrubí 1,1 lt./m 2 t.j. 110 lt. součet 88 lt. Objem pro výpočet EN: původně cca 88 lt.

7 Schéma primárního okruhu soustavy 7

8 Stavy a komponenty ovlivňující tvorbu páry Rozhodující vliv na výkon páry má okamžik zastavení čerpadla. Ráno při nízkých teplotách a mírném záření jsou hodnoty parního výkonu nižší než v solární poledne. V oblasti regulace zařízení by se měla učinit opatření, která zabrání vzniku stagnace v poledne. Měření objemu páry v okruhu kolektoru ukázala, že v současnosti běžný výpočet objemu páry na základě obsahu fluidu v kolektoru není vhodný pro zajištění smysluplného dimenzování expanzní nádoby. Maximální objem páry je mj. ovlivněn tloušťkou izolace potrubí, typem kolektoru a jeho schopností se vyprazdňovat, tlakem v systému a interní a externí hydraulikou kolektorů. Obsah tekutiny v kolektorovém poli přitom hraje podřadnou roli. 8

V oblasti regulace zařízení by se měla učinit opatření, která zabrání vzniku stagnace v poledne.

9 Schéma zapojení kolektorů 9

10 Simulační model procesu vypařování Výchozí stav a předpoklady Činný objem kolektorového pole Teplonosná kapalina 100 litrů Výchozí teplota 20 C Výchozí absolutní tlak v soustavě 51% směs vody a propylenglykolu ~ Solaren 400 kpa Maximální absolutní tlak v soustavě 700 kpa (otevření pojist. ventilu) Varianty velikostí expanzní nádoby 200, 300, 400, 1000 litrů Předpoklady: Rozložení tlaku a teploty v kolektorovém poli a vytlačené tekutině je rovnoměrné. Kapalina v potrubí mezi kolektorovým polem a EN se chová pouze jako píst a tedy součet objemu kolektorového pole a objemu expanzní nádoby je při všech stavech konstantní. Expanzní nádoba je naplněna dusíkem a předpokládá se v ní konstantní teplota 20 C. 10

ventilu) Varianty velikostí expanzní nádoby 200, 300, 400, 1000 litrů Předpoklady: Rozložení tlaku a teploty v kolektorovém poli a vytlačené tekutině je rovnoměrné.

11 teplota [ C] Simulační model procesu vypařování Vlastnosti směsi voda - propylenglykol kpa abs kpa abs 160 D B 100 kpa abs A C hmotnostní koncentrace PG [-] Binární diagramy vypařování směsi voda PG pro různé tlaky K tomuto izobarickému vypařování však v solární soustavě nedochází 11

240 220 700 kpa abs 200 180 400 kpa abs 160 D 140 120 B 100 kpa abs A C 100 80 hmotnostní

12 p [bar abs ] Simulační model procesu vypařování Růst tlaku v soustavě t [ C] Průběh tlaku v soustavě v závislosti na teplotě pro různé velikosti expanzních nádob 12

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 t [ C] Průběh tlaku v

13 zvětšení objemu tekutiny resp. páry [dm 3 ] Simulační model procesu vypařování Zvětšení objemu tekutiny v kolektorovém poli t [ C] Průběh zvětšení objemu tekutiny a páry v soustavě v závislosti na teplotě pro různé velikosti expanzních nádob 13

poli 100 90 1000 80 70 1000 60 50 40 30 400 300 20 200 400 10 300 0 150 152 154 156 158 160

14 Simulační model procesu vypařování Srovnání základních výsledků Expanzní nádoba [dm 3 ] Začátek varu teplota [ C] nevyp Začátek varu tlak [kpa] nevyp Odfuk teplota [ C] 170,0 173,3 173,4 173,4 Odfuk - zvětšení objemu tekutiny [dm 3 ] 21,4 32,2 43,1 107,1 - z toho pára [dm 3 ] 0,0 10,1 21,1 85,5 - z toho kapalina [dm 3 ] 21,4 22,1 22,0 21,6 14

558 518 443 Odfuk teplota [ C] 170,0 173,3 173,4 173,4 Odfuk - zvětšení objemu tekutiny [dm 3 ]

15 teplota [ C] Simulační model procesu vypařování Koncentrace odfukovaných tekutin kpa abs kpa abs 160 D B 100 kpa abs A C hmotnostní koncentrace PG [-] Binární diagramy vypařování směsi voda PG pro různé tlaky 15

tekutin 260 240 220 700 kpa abs 200 180 400 kpa abs 160 D 140 120 B 100

16 VLIV STAGNAČNÍCH STAVŮ NA SOLÁRNÍ SOUSTAVY Petr Kramoliš, samost. projektant Mojmír Vrtek, VŠB -TU Ostrava Stanislav Plaček, VŠB - TU Ostrava Děkujeme za pozornost 16

Podobné dokumenty

Výroba páry - kotelna, teplárna, elektrárna Rozvod páry do místa spotřeby páry Využívání páry v místě spotřeby Vracení kondenzátu do místa výroby páry

Výroba páry - kotelna, teplárna, elektrárna Rozvod páry do místa spotřeby páry Využívání páry v místě spotřeby Vracení kondenzátu do místa výroby páry Úvod Znalosti - klíč k úspěchu Materiál přeložil a připravil Ing. Martin NEUŽIL, Ph.D. SPIRAX SARCO spol. s r.o. V Korytech (areál nádraží ČD) 100 00 Praha 10 - Strašnice tel.: 274 00 13 51, fax: 274 00