Расчет гелио и ветроустановки


Чтобы посмотреть этот PDF файл с форматированием и разметкой, скачайте его и откройте на своем компьютере.
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ЮЖНО
УРАЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
07
К434
РАСЧЕТ И ВЫБОР ГЕЛИО
ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСК
ОЙ
УСТАНОВКИ
ДЛЯ ГОРЯЧЕГО ВОДОСНА
БЖЕНИЯ
ОБЪЕКТОВ ЧЕЛЯБИНСКОЙ
ОБЛАСТИ
Методические указания к контрольной работе
Челябинск
Министерство образования и науки Р
оссийской
Ф
едерации

Южно
-
Уральский государственный университет

Кафедра электротехники

и возобновляемых источников энергии





621.311.2
07


К434








РАСЧЕТ И ВЫБОР ГЕЛИО
-


И ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКО
Й
УСТАНОВКИ

ДЛЯ ГОРЯЧЕ
ГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ

ОБЪЕКТОВ ЧЕЛЯБИНСКОЙ

ОБЛАСТИ



Методические указания

к контрольной работ
е



















Челябинск

Издательс
кий центр

ЮУрГУ

201
3


2

УДК 621.311.2
4
07
5.8



К434




Одобрено

учебно
-
методической комиссией

энергетического факультета


Рецензент Е.В. Торопов





К434

Расчет и выбор гелио
-

и ветроэнергетической установки
для горячего водоснабжения объектов Челябинской области
:
методические указания к контрольной работе / сост.: И.М. Ки
р-
пичникова, Л.А. Саплин, Е.В.

Соломин.


Челябинск: Издател
ь-
ский центр ЮУрГ
У, 2013.


3
1

с.


Методические указания предназначены для студентов энергетического
факультета, обучающихся по направлению 140400 «Электротехника и эле
к-
троэнергетика», а также студентов энергетического факультета, изучающих
дисциплину «Нетрадиционные и воз
обновляемые источники энергии». Р
у-
ководство содержит описание задач контрольной работы по ветроэнергетике
и солнечной энергетике с методикой и примерами их решения. В
прилож
е-
ни
ях

представлены варианты задач и необходимый справочный матер
и
ал.


УДК 621.311.24
075.8
















© Издательский центр ЮУрГУ, 201
3



3

ОГЛАВЛЕНИЕ



Общие указания

………………………………………………………………

4


Требования к выполнению контрольной работы

………………………….

.
4


Тема 1. Использование солнечной энергии

…………………………………

5


Тема 2. Использование ветр
овой энергии

………………………………….

1
1


Библиографический список

…………………………………………………

1
5


Приложения


Приложение 1. Варианты задач и данные для расчета задачи 1

………….

1
6


Приложение 2. Варианты задач и данные для расчета задачи 2

………….

1
9


Приложение 3. Примеры ра
счета

…………………………………………..

2
4


Приложение 4. Бланк задания

……………………………………………

30






4

ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ


Цель выполнения контрольной работы


закрепление полученных те
о-
ретических знаний по дисциплине «Теоретические основы нетрадицио
н-
ной и возобновляемой энергети
ки», овладение методикой проектирова
ния
и расчета параметров гелио
-

и

ветроэнергетических установок для опред
е-
ления возможности их использования в климатических условиях Челяби
н-
ской обла
с
ти
.

В методических указаниях представлены варианты заданий, методика
и
некоторые примеры расчета. Каждый вариант задания содержит две зад
а-
чи.

Данные, необходимые для выполнения контрольной работы, предста
в-
лены в Приложении.



ТРЕБОВАНИЯ К ВЫПОЛНЕ
НИЮ КОНТРОЛЬНОЙ РАБО
ТЫ


Задание выдается преподавателем на бланке с указанием в
арианта и
подписывается в день выдачи задания преподавателем и студентом. Бланк
задания прикладывается к выполненному домашнему заданию.

Контрол
ь-
ная р
а
бота, выполненная не в соответствии с заданием, не рецензируется.

Представленная к проверке работа должна

содержать:



т
итульный лист, оформленный в соответствии с требованиями ста
н-
дарта

ЮУрГУ
;



с
одержание задач и их решение;



и
спользуемые приложения;



бланк задания;



список использованной литературы.

При решении
задач
необходимо указывать формулы, едини
цы измер
е-
ния,
рекомендуемые

таблицы

данных расчета
, ссылки на приложения и
испол
ь
зуемую литературу, выводы по
полученным
расчетам.

Контрольную работу рекомендуется выполнять с использованием ко
м-
пьютерного набора текста и расчетов.










5

ТЕМА 1. ИСПОЛЬЗОВ
АНИЕ СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГ
ИИ


Зада
ние

1

Рассчитать гелиоэнергетическую установку
ГЭУ
для получения гор
я-
чей воды с мая по сентябрь для условий, указанных в варианте задания для
конкретного

населенного пункта Челябинской области

табл.

П
.
1.1.

Кол
и-
чество человек
, использующих горячую воду


n
. Конечная температура
нагрева воды
Т
2
,
°
С. Сделать вывод о целесообразности использования
ГЭУ с точки зрения экономии органического топлива.


Методика расчета


1
.
Рассчитывается суммарная солнечная радиация в среднем за
день

данного месяца

а на горизонтальную поверхность
:

о
o
S
ННа
S



«
,
МДж/м
2
,





1.1

где
о
Н
,

а

и




коэффициенты,
S



действительная
продолжительность

солнечного сияния

для заданного района
, ч;
S
o



возможная продо
лж
и-
тельность солнечного сияния, ч
.

Значения коэффициентов
а
,

,
S
o

для Челябинской области берутся из
табл
.

П.1.2. Среднее значение
S



по табл
.

П.1.3.

Коэффициент
о
Н

определяется
:

оэ
ННS

,
МДж/м
2
,




1.2

где
Н
э



эталонное условное значение суммарной энергии, принимается
равным атмосферному 1360 Вт/м
2

1,36 кВт/м
2
.

Учитывая, что
1 кВт
·ч

3,6 МДж,

для каждого месяца
Н
о

будет:

Н
о

1,36

S

3,6
,

МДж/м
2
.

б на наклонную поверхность:

Т
ННR

,
МДж/м
2
,





1.3

где
R



отношение среднемесячных дневных приходов суммарной энергии
на наклонную и горизонтальную поверхности. Расчет следует проводить
для углов наклона, когда ожидается максимум солнечной энергии в ра
с-
сматрива
е
мые месяцы. Для Челябинской облас
ти такими углами являются
углы от 10 до 30
°
. Данные для этих углов приведены в табл
.

П.1.4.

Результаты расчетов свести в табл
.

1.1
.

Таблица 1.1

Угол

Месяц

Май

Июнь

Июль

Август

Сентябрь

10
о






15
о






20
о






25
о






30
о







6

2
.
Рассчитывается
дневная удельная теплопроизводительность
гелиоустановки в
i
-
м месяце





дн3
уд.вхо
3,610
iRTiL
QFHUST
Т
-
»
--

, МДж/м
2
,

1.4

где
F
R
0,89


коэффициент переноса тепла от коллектора к жидкости;





коэффициент проникновения солнечной радиации;




коэффициент
поглощения солнечной радиации в расчетах принимается
0,7

;

U
L
6 Вт/м
2

К


коэффициент тепловых потерь;
Т
о



температура окр
у-
жающего воздуха в расчетах принимается среднее значение: в мае, се
н-
тябре



Т
о
15

°
С
;

июнь, июль, август


20

°
С;
Т
вх



температура на входе в
коллектор, к
о
торая определяется:

o
б
вх
2
ТТ
Т


, К,





1.5

где
Т
б



температура воды в баке
-
аккумуляторе к концу дня принимаем
ра
в
ной
конечной температуре нагр
ева, К
.

Дневная удельная теплопроизводительность рассчитывается для к
а-
ждого солнечного месяца для углов наклона 10, 15, 20, 25 и 30 градусов,
р
е
комендованных как наиболее оптимальные для Челябинской области.

Результа
ты расчетов сводятся в табл
.

1.2
,

по д
анным которой опр
е-
дел
я
ется значение дневной выработки за сезон для каждого угла наклона.
Угол, при котором значение
теплопроизводительности
будет максимал
ь-
ным, принимается за о
птимальный
,

и дальнейшие расчеты ведутся для эт
о-
го угла н
а
клона.

Таблица 1.2

Уго
л

наклона,

φ,
град

Удельная дневная теплопроизводительность,
дн
уд.
i
Q

,

МДж/м
2

Май

Июнь

Июль

Август

Сентябрь

За с
е
зон

10







15







20







25







30









3
.
Рассчитывается удельная месячная теплопроизводительность
гелиоуст
ановки:



мдн
уд.уд
ii
QQNS

, МДж
,




1.6

где
N



число дней в месяце;


S




вероятность продолжительности со
л-
нечного сияния для
S
≥9
час рис.

П.1.1. Данные
расчетов
месячной тепл
о-
производительности
для оптимального угла

наклона
заносятся в табл.

1.
3
.


7

Таблица 1.3

Месяц

Май

Июнь

Июль

Август

Се
н
тябрь

За с
е
зон

Удельная месячная
теплопроизводител
ь-
ность
м
уд.
i
Q
СК, МДж








4.
Определяется потребное количество энергии для нагрева воды

в месяц:



м3
п2o
10
QNnmCTT
-
-
,

МДж
,


1.7

где
n



количество людей;
m



суточная норма расхода воды на одного ч
е-
ловека, равная 50 л;
С
4,19 кДж/кг

К


теплоемкость воды;
Т
2



темпер
а-
тура нагретой воды;
Т
о



температура окружающего воздуха.

Результаты расчета для к
аждого месяца заносятся в табл
.

1.
4

и опред
е-
ляется потребное количество энергии за сезон:

Таблица 1.
4

Месяц

Май

Июнь

Июль

Август

Се
н
тябрь

За сезон

Потребное количес
т-
во энергии
м
п
Q
, МДж








5.

Определяется необходимая площадь гелиоу
становки в
i
-
м мес
я
це:

дн
п.
дн
уд.
i
i
i
Q
А
Q

, м
2
,





1.8

где
м
дн
п
п
i
Q
Q
N




дневная потребность в энергии.

По потребной площади гелиоустановки определяется количество со
л-
нечных коллекторов. Число коллекторов необходимо выбирать четн
ым


для их соединения по параллельно
-
последовательной схеме.

Площадь серийно выпускаемых Ковровским механическим заводом
солнечных коллекторов составляет 0,8 м
2
. Исходя из этого и рассчитывае
т-
ся к
о
личество коллекторов для каждого месяца.


6.

Производится р
асчет коэффициента использования потенциал
ь-
ной энергии

Коэффициент использования потенциальной энергии определяется для
каждой площади коллекторов, рассчитанных в п.

5
,

с целью определения
о
п
тимальной площади.

5
П.Э
1
ИСП
5
mx
1
Ti
i
Ti
i
H
К
H





.





1.9


8

Числитель

представляет собой суммарное значение солнечной ради
а-
ции за все месяцы для угла наклона, при котором это значение будет ма
к-
симал
ь
ным. В знаменателе стоит суммарная солнечная энергия в эти же
месяцы под углом наклона, обеспечивающим максимальный приход со
л-
нечной радиации по данным табл.

1.2.

Коэффициент использования с
олнечной энергии показывает, на
сколько
эффективно используется солнечный потенциал гелиоустановкой при о
п-
ределенном угле наклона.


7.

Определяется количество полезно используемой энергии пр
и
различной площади коллекторов ГЭУ

за рассматриваемые месяцы
пол.исп
Q

и за с
е
зон

с
пол
Q
:

м
пол.испп
i
QQf

,




1.10

где
f
i



коэффициент замещения потребной энергии, который определяет
ся
площадью солнечных коллекторов и продолжительностью солнечного
сияния табл.

П.1.5.



8.

Определяется количество сэкономленного топлива при разли
ч-
ной площади

с
пол
Т
н
рэк
Q
В
Q


, т.у.т.,





1.11

где
н
р
Q



теплотв
орная способность условного топлива, принимается ра
в-
ной 29330 МДж/т;
эк




экономический к.п.д. гелиоустановки, который
определ
я
ется произведением:

эктхтгутсрег
,






1.12

где
тх

0,8



коэффициент, учитывающий потери при транспортировке и
хранении;
тгу




коэффициент полезного использования теплогенериру
ю-
щих установок 0,48 для электрической энергии
;

0,55

0,8 для жидкого т
о-
плива; 0,45

0,65 для каме
н
ного угля; 0,
4

0,5 для бурого угля; 0,5

0,7 для
газа;
тс

0,85


коэффициент, учитывающий потери теплоты в тепл
о
вых
сетях;
рег


0,89



коэффициент, характеризующий неточность регулир
о-
вания подачи теплоты.

В расчетах
эк


принимаем равным 0,45.

Расчеты по п.

7 и п.

8 для различных площадей сводятся в табл
.

1.
5
.

Таблица 1.
5

Площадь
солнечного
колле
к
тора
А
, м
2

Полезно используемая
энергия, МДж

Количество сэкономле
н-
ного т
о
плива, т.у.т.











9

9. О
ценивается эффективность гелиоустановки по энергетическим
затратам



количество энергии на создание ГЭУ:

ГЭУ
ГЭУуд
ЭЭ
А

.





1.1
3


Энергетические затраты на единицу площади солнечного коллектора
составляет примерно
ГЭУ
уд
Э


5700 МДж/м
2
, тогда

Э
ГЭУ
5700

А
, МДж.



эффективность энергозатрат:

сс
полпол
ГУ
Э5700
QQ

А

.




1.1
4


Расчет ведется для каждой из площадей гелиоустановки
.



срок окупаемости различных вариантов гелиоустановки:

ГУ
сс
полпол
Э
5700
,
А
Т
QQ


лет.





1.1
5



Результаты расчетов
по п.
9

сводим в табл
.

1.
6
.

Таблица 1.
6

Площадь СК

А
,
м
2





Энергозатраты
Э
ГЭУ
,
МДж





Полезно используемая энергия
за сезон
с
пол
Q
,
МДж





Эффективность энергоз
а
трат







Срок окупаемости
Т
,

лет






10.

Определяется сравнительная эффективность

для заданных
месяцев
:


срТТуд
К
ЭВА
-
, руб.,




1.1
6


где
Т




стоимость органического топлива 4000 руб./т.у.т.;

Т
В




кол
и-
чество
сэкономленного топлива, т.у.т.;




коэфф
и
циент, учитывающий
долю отчислений от капиталовложений
,

на амо
ртизацию, текущий ремонт
и др.


в расчетах принимается 0,1;
уд
К




капиталовложения на одну г
е-
лиоуст
ано
в
ку, равные 1200 руб
.

2
.


11. Себестоимость тепловой энергии
:

ГЭУ
ГЭУ
пол
И
С
Q

, руб
.
/кВт·ч,




1.1
7


где
ГЭУ
И



годовые издержки
для каждой площади:



10

ГЭУуд
ИК
А

, руб.






1.1
8


Результа
ты расчетов по п.

1.
10 и п.

1.
11 заносятся в табл.

1.
7
.

Таблица 1.
7

Площадь СК, м
2

Годовые

издер
ж
ки, руб
.

Выручка от экон
о-
мии топлива, руб
.

Сравнительная

эффективность, руб.


















По проведенным расчетам определяется наиболее выгодный вариа
нт
гелиоустановки

и делается вывод о целесообра
з
ности использования ГЭУ
в условиях заданного района с точки зрения экономии органического то
п-
лива.





11

ТЕМА 2. И
СПОЛЬЗОВАНИЕ ВЕТРОВО
Й ЭНЕРГИИ


Зада
ние

2


Рассчитать экономическую целесообразность использования

ветр
о-
энерг
е
тической установки
в течение года
для района, указанного в задании
для
ве
т
роустанов
к
и, имеющей

следующие характеристики

табл.

П.
2.1.
Электроэнергия, генерируемая ВЭУ, преобразуется в те
п
ловую энергию
для нагрева воды
для семьи из 5 человек
до

температуры 85

°
С
с помощью
ТЭНов.
Сделать вывод о целесообразности использов
а
ния данного типа
ветроустановки в условиях заданного ра
й
она


Методика расчета


1.

Изучаются данные по повторяемости скорости ветра для ко
н-
кретного района Челябинской области

т
абл.

П.2.2


Данные по градациям ветра, начиная от минимальной и до расчетной
для каждой из ветроустановок и для рассматриваемого периода работы з
а-
носятся в табл
.

2.1

Таблица 2.1

Месяц

Повторяемость скорости ветра по градациям

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

1
2

13

14

15

Более
16

Район

Январь

Февраль

Март

Апрель

Май

Июнь

Июль

Август

Сентябрь

Октябрь

Ноябрь

Декабрь










Год











2.
Определяется количество удельной вырабатываемой энергии

для каждого месяца:


mx
min
33*
уд.
2
МДж
3,6,
м
р
ii
р
V
V
iiV
рV
VV
WTVV


,



2.1

где



 2
∙10

4



постоянный коэффициент, определяющий конструкти
в
ные
элементы ветроустановки,

Т



число часов в месяце,
T


24

N


N



колич
е-

12

ство дней в месяце

;

V
i



средняя скорость по градациям для
i
-
го мес
я
ца,
м/с;

V
Р



рабочая ск
орость ветра;


Vi
*



относительная повторяемость ск
о-
рости ветра по градациям.

Результаты расчета заносятся в табл
.

2.2,

и по ним определяется удел
ь-
ная вырабатываемая энергия за
год.

Таблица 2.2

Месяц

I

II

III

IV

V

VI

VII

VIII

IX

X

XI

XII

За
год

W
уд
.
i

,

МД
ж/м
2















3
.
Определяется полная выработка энергии для заданного диаме
т-
ра колеса:

2
ВЭУуд.
,
МДж
4
ii

WW


,




2.2

где






диаметр ветроколеса
.


4
.
Определяется потребное количество энергии исходя из норм
потребления горячей воды
на одно
го человека
за каждый м
е
сяц:

3
П21
10,
МДж
i
QNnmCTT
-
-
,



2.3

где
N



количество дней в месяце;
n



количество людей
;
m



суточная
норма расхода воды на 1
человека 
m
50 кг
;
С
4,19 кДж/кг

К


теплое
м-
кость воды;
Т
2



температура нагретой воды;
Т
1



темп
ература окружающ
е-
го воздуха


табл
.

П
.
2.3

.


5
.
Определяется обеспеченность потребной энергии одной ветро
-
у
с
тановкой:

ВЭУэл
П
П100%,
i
i
W
Q







2.4

где

эл


0,85

0,95


КПД электронагревателя.

Результаты расчетов
W
ВЭУ
,

Q
П
i
,

и
П
i

для каждого рассматривае
мого м
е-
сяца заносятся в табл
.

2.3. По обеспеченности определяется необходимое
колич
е
ство установок

Таблица 2.3

Месяц

I

II

III

IV

V

VI

VII

VIII

IX

X

XI

XII

За
год

W
ВЭУ
i
,

МДж














Q
П
i
,

МДж














П
i














Кол
-
во
ВЭУ















13

6
.
Определяется коэффициент использования вырабатыва
емой
энергии для каждого месяца:

пол
исп
ВЭУэлВЭУ
i
i
ii
Q
k
Wn


.


2.5


ПП
пол
П
,
если
,
если
ii
вi
i
вiвii
QQQ
Q
QQQ






.



2.6



ВЭУэл
вii
QW

.



2.7


Коэффициент использования считается для каж
дого полученного кол
и-
чества ВЭУ
отдельно.


7
.
Определяется коэффициент обеспеченности потребления
:

пол
об
П
К
i
i
i
Q
Q

.


2.8

Результаты расчета коэффициентов
К
исп

i

и
К
об

i

для каждого месяца и
количества установок сводим в табл
.

2.4
.

Таблица 2.4

Кол
-
во
ВЭУ

Январь

Февраль

Март

Апрель

Май

Июнь

К
исп

К
об

К
исп

К
об

К
исп

К
об

К
исп

К
об

К
исп

К
об

К
исп

К
об













1













2













3














Кол
-
во
ВЭУ

Июль

Август

Сентябрь

Ноябрь

Октябрь

Ноябрь

К
исп


К
об

К
исп


К
об


К
исп


К
об


К
исп


К
об


К
исп


К
об


К
исп



К
об

1

























2













3














Кол
-
во
ВЭУ

Де
кабрь

За год

К
исп


К
об

К
исп



К
об

1









2





3








14

7.
Рассчитываем количество дней работы ВЭУ:

Расчет ведется с учетом обеспеченности рабочей скорости ветра
ρ

v
,
когда

v
>
v
min


т
абл. П
.
2.2


Результаты расчета вносим в табл.

2.5.

Таблица 2.5

М
-
ц

Январь

31

Фе
в
раль

28

Март 31

Апрель

30

Май

31

Июнь 30

Кол
-
во
дней

ρ
v


N

ρ
v


N

ρ
v


N

ρ
v


N

ρ
v


N

ρ
v


N














Июль

31

Август

31

Се
н
тябрь

30

Октябрь

31

Ноябрь

30

Декабрь

31

За год

сре
д
нее

ρ
v


N

ρ
v


N

ρ
v


N

ρ
v


N

ρ
v


N

ρ
v


N

ρ
v


N
















8.
Количество полезной используемой энергии за сезон

для каждого
количества ВЭУ:


с
полВЭУПоб
1
N
ii
i
QnQk



,
МДж
.


2.9

9.
Количество сэкономленного топлива за сезон:


с
пол
н
рэк
,
т.у.т.
Т
Q
B
Q






2.10

где

н
р
Q
29330 МДж/т


низшая рабочая теплота сгорания;

эк


 0,3264


экономический КПД.

Расчет вести исходя из стоимости органического топлива, равного
16000 руб./т.
По результатам расчет
ов необходимо сделать вывод о цел
е-
сообразности использования рассматриваемого

типа ВЭУ по экономии т
о-
плива
.







15

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СП
ИСОК


1. Энергоснабжение сельскохозяйственных потребителей с испол
ь-
зованием возобновляемых источников: учеб
.

пособие
/
Л.А
.

Саплин,
С.К.

Шерьязов, О.С. Пташкина
-
Гирина, Ю.П. Ильин; под ред. Л.А. Сапл
и-
на.


Челябинск: ЧГАУ, 2000.


194 с.

2. Твайделл, Дж. Возобновляемые источники энергии /

Дж. Тва
й-
делл, А. Уэйр; пер. с
англ. под ред. В.А. Коробова.


М.: Энергоатоми
з
дат,
1990.



391 с.

3. Возобновляемые источники энергии: учебное пособие к практич
е-
ским занятиям

/ И.М. Кирпичникова, Е.В.Соломин.


Челябинск: Изд
-
во
ЮУрГУ, 2009.


50 с.

4. Безруких, П.П. Возобновляемая энергетика: сегодня


реальность,
завтра



необходимость / П.
П. Безруких.


М.: Лесная страна, 2007.


120 с.

5. Оценки ресурсов возобновляемых источников энергии в Росси
и:
справочник
-
учебное пособие /

сост.
:

Ю.С. Васильев, П.П. Безруких,
В.В.

Елистратов, Г.И. Сидоренко.


СПб.: Изд
-
во Политехн. ун
-
та, 2009.


250
с
.



16

ПРИЛОЖЕНИЯ


Приложение
1

Варианты задач и данные для расчета задачи 1


Варианты данных для расчета

Вариант

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Населенный пункт
Челяби
н
ской обл.

Арг
а
яш

Кы
ш-
тым

Варна

М
и
асс

Бр
е
ды

Чел
я-
бинск

К
и
зил

Пласт

Е
т
куль

Троицк

Количество чел
о-
век, ис
пользу
ю
щих
горячую в
о
ду,
n

10

12

8

15

13

14

11

16

12

10

Конечная темпер
а-
тура нагр
е
ва

T
2
,
°
С

Для всех вариантов 85
°
С


Таблица П.1.2

Значения коэффициентов

,


,

S
o

для Челябинской области по месяцам

Величина

I

II

III

IV

V

VI

VII

VIII

IX

X

XI

XII



0,15

0,14

0,2

0,17

0,12

0,10

0,18

0,11

0,14

0,19

0,16

0,13



0,18

0,41

0,4

0,45

0,54

0,54

0,4

0,48

0,44

0,44

0,42

0,32

S
o
, ч

8

10

12

14

16

16

16

14

12

10

8

8


Таблица П.1.3

Средние значения величины
S

для различных районов Челябинской области

Номер ра
й
она.
Х
арактерные
населенные
пункты

Величина
S
, ч, для месяца

I

II

III

IV

V

VI

VII

VIII

IX

X

XI

XII

1.

Бреды, К
и-
зильское, Ка
р-
талы

3,5

4,8

6,2

8,1

9,4

10,5

10,5

9,5

6,8

4,3

3,0

2,5

2.

Агаповка,
Варна, Тр
о
ицк,
О
к
тябрьское

3,1

4,5

5,8

7,8

9,2

10,3

10,3

8,9

6,4

3
,8

2,9

2,5

3.

Верхн
е-
уральск Че
с
ма,
Пласт, Увел
ь-
ское, Е
т
куль

2,8

4,5

5,4

7,4

8,8

9,8

9,9

8,4

6,3

3,5

2,6

2,0

4.

Чебаркуль,
Аргаяш, Чел
я-
бинск, Миасс,
К
у
нашак.

2,5

4,2

5,2

7,4

8,6

9,6

9,4

7,9

5,6

3,4

2,2

1,9

5.

Нязепетровск,
Кыштым, Вер
х-
ний Уф
а
лей

2,2

5,2

7,3

8,6

9,4

9,0

9,0

7,5

5,3

2,9

2,0

1,8


17

Таблица П.1.4

Значение величины
R

для зоны Южного Урала


φ,
град

Месяц

I

II

III

IV

V

VI

VII

VII

IX

X

XI

XII

5

1,22

1,15

1,08

1,03

1,01

1,00

1,00

1,02

1,05

1,10

1,19

1,24

10

1,44

1
,30

1,17

1,07

1,02

1,00

1,01

1,0
4

1,11

1,21

1,38

1,47

15

1,65

1,45

1,24

1,10

1.02

1,00

1,01

1,06

1.15

1,31

1,57

1,70

20

1,85

1,58

1,31

1,12

1,02

0,99

1,00

1,07

1,19

1,40

1,74

1,93

25

2,05

1,71

1,38

1,14

1,02

0,98

1,00

1,08

1,23

1,48

1,91

2,14

30

2,23

1,83

1,43

1,16

1,01

0,96

0,98

1,0
8

1,25

1,56

2,07

2,34

35

2,40

1,94

1,48

1,17

1,00

0,94

0,97

1,08

1,27

1,63

2,21

2,52

40

2,55

2,04

1,52

1,17

0,98

0,92

0,94

1,06

1,28

1,69

2,34

2,69

45

2,69

2,13

1,55

1,17

0,95

0,89

0,92

1,05

1,29

1,74

2,46

2,85

50

2,82

2,20

1,57

1,16

0,92

0,86

0,89

1,0
2

1,28

1,78

2,57

2,99

55

2,88

2,16

1,59

1,15

0,89

0,82

0,85

1,00

1,27

1,75

2,62

3,10

60

3,01

2,31

1,59

1,13

0,85

0,78

0,81

0,96

1,25

1,83

2,73

3,21

65

3,08

2,35

1,59

1,11

0,81

0,74

0,77

0,93

1,23

1,84

2,79

3,29

70

3,13

2,37

1,58

1,08

0,77

0,69

0,73

0,8
8

1,19

1,84

2,83

3,35

75

3,16

2,38

1,55

1,05

0,72

0,65

0,68

0,84

1,15

1,83

2,85

3,38

80

3,18

2,37

1,52

1,01

0,67

0,60

0,63

0,78

1,11

1,81

2,86

3,40

85

3,17

2,35

1,48

0,97

0,62

0,56

0,58

0,73

1,05

1,78

2,84

3,40

90

3,14

2,31

1,43

0,92

0,56

0,49

0,52

0,6
7

0,99

1,73

2,81

3,37


Таблица П.1.5

Значения коэффициента замещения потребной энергии за летний период


для Челябинской области

Площадь со
л-
нечного ко
л-
лектора, м
2

10

12

13

15

18

22

28

35

Более
40

Значение к
о-
эффициента
f
i

0,42

0,47

0,49

0,52

0,53

0,55

0,6

0,62

0,63



18


Рис. П.1.1. Зависимость вероятности солнечного излучения от времени суток для Чел
я
бинской области
:

а ноябрь, декабрь, январь; б февраль, март, октябрь; в апрель, август, сентябрь; г май, июнь, ию
ль



19

Приложение 2

Варианты задач и данные
для расчета задачи
2



Таблица П.2.1

Варианты и данные к заданию 2

Пар
а
метры

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Район Ч
е-
лябинской
о
б
ласти

Злат
о
уст

Бр
е
ды

Ю
ж
но
-
уральск

А
р
гаяш

Кизил
ь
ское

Чел
я
бинск

Сафакул
е
во

Магн
и
то
-
горск

О
к
тябрьское

Таг
а
най

Тип ВЭУ

УВЭ
-
40

ЛМВ
-
250

ВЭУ
-
1

ЛМВ
-
500

В
Э
ТЭН
-
0,16

Радуга
-

001

УВЭ
-

300/24
-
2,2

ВЭУ
-
02

УВЭ
-
500

ВЭС
-
1

Ном
и-
нальная
мо
щ
ность
P
Н
,

кВт

0,07

0,25

1,0

0,5

0,16

1,0

0,55

0,2

0,5

1,0

Мин
и-
мальная
ск
о
рость,
v
min

м/с

3,0

3,0

3,0

3,0

3,5

3,0

3,0

3,0

3,0

3,0

Рабочая
ск
о
рость
v
р
, м/с

6,5

8,0

7,0

7,0

7,0

8,0

8,0

8,0

12,0

7,0

Макс
и-
мальная
ск
о
рость
v
mx
, м/с

25,0

30,0

40,0

30,0

25,0

25,0

25,0

40,0

25,0

40,0

Число л
о-
пастей

3

3

1

2

3

3

3

1

3

3

Диаметр
ветрокол
е-
са

,
м

1,5

1,7

3,0

3,0

1,6

2,2

2,2

1,6

2,2

3,6

Высота
мачты

,
м

4

9

10

8

4,5

4,3

4,3

6

4,5

8



20

Таблица П.
2.2

Эмпирическая повторяемость скоростей ветра в зоне Южного Урала

Месяц

Градации скоростей ветра, м/с

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

Более
16

Сафакулево

Январь

Февраль

Март

Апрель

Май

Июнь

Июль

Август

Сентябрь

Октябрь

Ноябрь

Дека
брь

0,3

0,3

0,27

0,28

0,27

0,27

0,27

0,28

0,28

0,27

0,28

0,29

0,32

0,33

0,29

0,3

0,29

0,31

0,29

0,29

0,3

0,29

0,3

0,31

0,23

0,22

0,25

0,22

0,23

0,22

0,24

0,22

0,24

0,24

0,23

0,23

0,08

0,09

0,12

0,1

0,1

0,1

0,1

0,1

0,1

0,1

0,1

0,09

0,05

0,04

0,05

0,08

0,08

0,08

0,07

0,08

0,05

0,07

0,06

0,06

0,01

0,01

0,01

0,02

0,02

0,02

0,02

0,02

0,02

0,02

0,02

0,01

0,01

0,01

0,01

0,01

0,01

0

0,01

0,01

0,01

0,01

0,01

0,01

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

Год

0,39

0,34

0,19

0,05

0,01

0

0

0

0

Таганай

Январь

Ф
евраль

Март

Апрель

Май

Июнь

Июль

Август

Сентябрь

Октябрь

Ноябрь

Декабрь

0,04

0,07

0,1

0,06

0,08

0,08

0,11

0,08

0,06

0,06

0,04

0,04

0,06

0,08

0,1

0,09

0,13

0,1

0,16

0,16

0,11

0,1

0,08

0,07

0,07

0,09

0,1

0,1

0,17

0,18

0,19

0,16

0,11

0,1

0,08

0,07

0,08

0,1

0,
1

0,13

0,18

0,17

0,19

0,17

0,18

0,16

0,11

0,1

0,09

0,18

0,1

0,12

0,15

0,14

0,15

0,16

0,17

0,14

0,1

0,09

0,16

0,12

0,15

0,17

0,14

0,17

0,13

0,12

0,15

0,16

0,15

0,15

0,13

0,1

0,14

0,12

0,07

0,09

0,05

0,07

0,1

0,12

0,18

0,14

0,01

0,07

0,07

0,06

0,04

0,04

0,02

0,03

0,04

0,06

0,07

0,07

0,27

0,19

0,14

0,15

0,04

0,03

0

0,02

0,05

0,08

0,18

0,29

Год

0,07

0,09

0,13

0,14

0,13

0,15

0,11

0,06

0,12

Аргаяш

Январь

Февраль

Март

Апрель
Май

Июнь

Июль

Август

Сентябрь

Октябрь

Ноябрь

Декабрь

0,19

0,19

0,19

0,14

0,14

0,19

0,2
4

0,23

0,2

0,16

0,15

0,18

0,34

0,39

0,47

0,34

0,38

0,41

0,46

0,47

0,39

0,38

0,37

0,36

0,27

0,25

0,22

0,29

0,27

0,25

0,21

0,2

0,26

0,27

0,28

0,28

0,13

0,11

0,08

0,16

0,13

0,1

0,07

0,07

0,11

0,14

0,12

0,13

0,06

0,05

0,03

0,06

0,05

0,04

0,02

0,02

0,03

0,04

0,
05

0,04

0,01

0,01

0,01

0,01

0,02

0,01

0

0,01

0,01

0,01

0,03

0,01

0

0

0

0

0,01

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

Год

0,18

0,4

0,25

0,11

0,04

0,02

0

0

0


21

Продолжение табл. П.2.2

Месяц

Градации скоростей ветра, м/с

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

Более
16

Челябинск

Январь

Февраль

Март

Апрель

Май

Июнь

Июль

Август

Сентябрь

Октябрь

Ноябрь

Декабрь

0,46

0,48

0,45

0,35

0,31

0,35

0,42

0,43

0,41

0,35

0,39

0,51

0,25

0,26

0,29

0,29

0,32

0,34

0,34

0,33

0,29

0,3

0,29

0,25

0,15

0,15

0
,15

0,19

0,19

0,19

0,16

0,17

0,17

0,18

0,17

0,13

0,08

0,06

0,06

0,08

0,1

0,08

0,05

0,05

0,07

0,09

0,08

0,06

0,04

0,03

0,04

0,06

0,05

0,04

0,03

0,02

0,04

0,05

0,04

0,03

0,01

0,01

0,01

0,02

0,02

0

0

0

0,02

0,02

0,02

0,01

0,005

0,005

0

0,01

0,01

0

0

0

0

0,01

0,01

0,01

0,005

0,004

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0,001

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

Год

0,41

0,3

0,16

0,072

0,04

0,012

0,005

0,001

0

Южноуральск

Январь

Февраль

Март

Апрель

Май

Июнь

Июль

Август

Сентябрь

Октябрь

Ноябрь

Декабрь

0,53

0,55

0,49

0,39

0,4

0,41

0,44

0,46

0,4
8

0,42

0,49

0,62

0,24

0,22

0,29

0,28

0,3

0,3

0,32

0,3

0,27

0,28

0,28

0,22

0,17

0,16

0,16

0,21

0,2

0,2

0,19

0,18

0,2

0,2

0,16

0,11

0,04

0,04

0,05

0,09

0,07

0,07

0,04

0,05

0,04

0,07

0,05

0,04

0,01

0,02

0,01

0,02

0,02

0,02

0,01

0,01

0,01

0,02

0,02

0,01

0,01

0
,01

0

0,01

0,01

0

0

0

0

0,01

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

Год

0,47

0,28

0,18

0,05

0,014

0,005

0,001

0

0

Октябрьское

Январь

Февраль

Март

Апрель

Май

Июнь

Июль

Август

Сентябрь

Октябрь

Ноябрь

Декабрь

0,24

0,24

0,24

0,22

0,18

0,16

0,21

0,21

0,18

0,18

0,15

0,18

0,28

0,32

0,4

0,29

0,29

0,33

0,41

0,37

0,34

0,35

0,34

0,32

0,21

0,23

0,23

0,26

0,27

0,27

0,25

0,26

0,26

0,26

0,3

0,26

0,13

0,1

0,07

0,13

0,14

0,13

0,09

0,1

0,13

0,12

0,12

0,12

0,07

0,05

0,02

0,06

0,07

0,06

0,03

0,05

0,05

0,06

0,04

0,06

0,04

0,03

0,01

0,02

0,03

0,03

0,01

0,01

0,03

0,03

0,03

0,04

0,02

0,02

0,01

0,01

0,01

0,01

0

0

0,01

0

0,01

0,01

0,01

0,01

0,01

0,01

0,1

0,01

0

0

0

0

0

0,01

0

0

0,01

0

0

0

0

0

0

0

0,01

0

Год

0,2

0,34

0,26

0,12

0,05

0,03

0

0

0


22

Продолжение табл. П.2.2

Месяц

Градации скоростей ветра, м/с

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

Более
16

Магнитогорск

Январь

Февраль

Март

Апрель

Май

Июнь

Июль

Август

Сентябрь

Октябрь

Ноябрь

Декабрь

0,43

0,4

0,32

0,25

0,2

0,24

0,27

0,29

0,29

0,23

0,25

0,43

0,12

0,15

0,16

0,16

0,18

0,2

0,21

0,22

0,18

0,15

0,16

0,13

0,14

0,14

0,19

0,22

0,24

0,25

0,23

0,24

0,23

0,022

0,19

0,15

0,1

0,1

0,13

0,11

0,14

0,13

0,13

0,11

0,12

0,13

0,11

0,09

0,09

0,08

0,07

0,1

0,1

0,1

0,07

0,06

0,08

0,1

0,1

0,07

0,07

0,08

0,08

0,
1

0,1

0,06

0,07

0,05

0,08

0,11

0,11

0,08

0,03

0,03

0,03

0,04

0,03

0,02

0,02

0,02

0,02

0,04

0,06

0,03

0,01

0,01

0,02

0,02

0,01

0

0

0,01

0

0,02

0,01

0,02

0,01

0,01

0

0

0

0

0

0

0

0

0,01

0


Год

0,3

0,17

0,2

0,12

0,09

0,08

0,03

0,01

0

Кизильское

Январь

Февра
ль

Март

Апрель

Май

Июнь

Июль

А
в
густ

Сентябрь

Октябрь

Ноябрь

Декабрь

0,27

0,24

0,24

0,18

0,18

0,23

0,25

0,26

0,23

0,17

0,21

0,29

0,29

0,31

0,3

0,29

0,3

0,33

0,36

0,4

0,34

0,3

0,26

0,28

0,17

0,21

0,23

0,24

0,24

0,23

0,23

0,19

0,23

0,22

0,22

0,22

0,12

0,12

0
,12

0,15

0,15

0,12

0,1

0,1

0,11

0,15

0,16

0,11

0,07

0,07

0,06

0,08

0,08

0,06

0,04

0,03

0,07

0,1

0,09

0,05

0,05

0,03

0,03

0,03

0,04

0,02

0,02

0,01

0,02

0,04

0,04

0,03

0,02

0,02

0,02

0,02

0,01

0,01

0

0,01

0

0,02

0,02

0,01

0,01

0

0

0,01

0

0

0

0

0

0

0

0,07

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0,03

Год

0,23

0,31

0,22

0,13

0,07

0,03

0,01

0

0

Бреды

Январь

Февраль

Март

Апрель

Май

Июнь

Июль

Август

Сентябрь

Октябрь

Ноябрь

Декабрь

0,42

0,38

0,44

0,36

0,34

0,32

0,37

0,38

0,33

0,36

0,37

0,35

0,21

0,23

0,25

0,26

0,27

0,27

0,31

0,31

0,29

0,28

0,25

0,25

0,16

0,14

0,15

0,17

0,17

0,21

0,19

0,18

0,2

0,2

0,16

0,18

0,1

0,1

0,1

0,1

0,1

0,1

0,1

0,08

0,1

0,1

0,1

0,1

0,06

0,08

0,03

0,08

0,09

0,05

0,03

0,04

0,05

0,03

0,08

0,09

0,02

0,05

0,02

0,02

0,02

0,03

0

0,01

0,02

0,02

0,03

0,02

0,02

0,02

0,
01

0,01

0,01

0,01

0

0

0,01

0,01

0,01

0,01

0,01

0

0

0

0

0,01

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

Год

0,37

0,27

0,18

0,1

0,06

0,02

0

0

0


23

Окончание

табл. П.
2.2

Месяц

Градации скоростей ветра, м/с

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

Более
16

Златоуст

Я
нварь

Февраль

Март

Апрель

Май

Июнь

Июль

Август

Сентябрь

Октябрь

Ноябрь

Декабрь

0,47

0,43

0,47

0,43

0,49

0,56

0,61

0,62

0,57

0,51

0,44

0,47

0,31

0,29

0,33

0,34

0,33

0,29

0,28

0,31

0,3

0,35

0,34

0,32

0,14

0,17

0,13

0,17

0,13

0,1

0,08

0,06

0,11

0,1

0,15

0,14

0,05

0,07

0,04

0,04

0,04

0,04

0,03

0,01

0,02

0,03

0,05

0,05

0,02

0,03

0,03

0,02

0,01

0,01

0

0

0

0,01

0,02

0,01

0,01

0,01

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0,01

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

Год

0,66

0,18

0,06

0,06

0,04

0

0

0

0



Таблица П.2.3

Среднемесячные температуры воздуха для Челябинской области


Месяц

I

II

III

IV

V

VI

VII

VIII

IX

X

XI

XII

Темпер
а-
тура,

°
C


16


13


3

3

15

20

20

20

15

3


10


18

















24

Приложение

3


Примеры расчета


ЗАДА
НИЕ

1


Рассчитать гелио
энергетическую установку

ГЭУ

для получения гор
я-
чей воды с мая по сентябрь для г. Карталы Челябинской области

табл.

П.1.1
. Количество человек, использующих горячую воду


14. К
о-
нечная температура нагрева воды
Т
2
85

°
С.
Сделать вывод о целесообра
з-
ности и
спользования ГЭУ с точки зрения экономии органического топл
и
ва.



1.
Суммарная солнечная радиация в среднем за день для мая:

а на горизонтальную поверхность

5
о
o
S
ННав
S



«

9,4
1,369,43,60,120,5420,12
16



«

МДж

2
.

Для других месяцев расчет аналогичный.



б
 на наклонную поверхность для угла наклона
φ10
°
:

5
Т
ННR

 20,12
·1,0220,5
МДж/м
2
.

Расчет для других месяцев и углов наклона 15, 20, 25 и 30
°


проводи
т-
ся аналогично.

Данные расчетов сводятся в
табл.

1.1.


2.
Дневная удельная тепло
-
прои
зводительность гелиоустановки
в мае для
φ10
°
:








дн3
уд.5вхо
3
3,610
0,8920,50,769,43232883,6106,4
RTiL
QFHUST
Т
-
-
»
--

»
--

МДж/м
2
;


o
б
вх
288358
323
22
ТТ
ТK



.

г
де


Т
б



температура воды в баке
-
аккумуляторе к концу дня принимаем
равной 85

°
С.

Дневная удельная теплопроизводительность для каждого заданного м
е-
с
яца для углов наклона 15, 20, 25 и 30 градусов рассчитывается аналоги
ч-
но. Результаты расчета сводятся в табл.

1.2. По данным табл.

1.2 наибол
ь-
шую производительность СК имеет при угле наклона, равном 20
°
, посл
е-
ду
ю
щие расчеты ведем для данного угла
, который
определен как опт
и-
мал
ьный с то
ч
ки зрения теплопроизводительности.



25

3.
Удельная теплопроизводительность гелиоустановки за май:




мдн
уд.5уд55
6,4310,6119,04
QQNS


МДж
.

Для других месяцев расчет аналогичный. Результаты заносятся в
табл.

1.4
.


4.
Потребное количество эн
ергии для нагрева воды в мае:






53
п2
3
10
3114504,19358288106364,6
МДж.
o
QNnmCTT
-
-
-
-


Для других месяцев

расчет аналогичный.

Потребное
количество эне
р-
гии за сезон
с
п
Q

определяется суммой энергии за рассматриваемый период.
Р
е
зультаты расчета заносятся в табл.

1.3
.


5
. Необходимая площадь гелиоустановки для мая:

дн
п5
дн
уд5
205,3
32,08
6,4
i
Q
А
Q


м
2
,

где
5
дн
п
п5
6364,6
205,3
31
Q
Q
N


МДж
.

По полученному значению площади СК определяем их количество. Для
мая оно равно
4
0 шт. Это количество удобно соединять по параллельно п
о-
следовательной

схеме.

Для других месяцев расчет аналогичный.


6. Коэффициента использования потенциальной энергии для мая:


5
5
П.Э
1
ИСП
5
mx5
1
5
1
5
1
20,51,0219,90,9920,121,021,531,0723,91,1
9
0,97.
20,51,0219,91,020,121,0121,531,0823,91,2
9
T
i
T
i
i
i
H
К
H













Расчет показывает, что угол наклона
φ20
°

действительно обеспечивает
наилучшее использование потенциальной солнечной энер
гии, т
ак
к
ак

п
о-
тери ее с
о
ставляют лишь 3

%.


26

7. Количество полезно используемой энергии для расчетной пл
о-
щади коллекторов ГЭУ для площади солнечной коллектора А16 м
2
:



сcc
пол. испn
144000,527488
i
QQf


МДж.


Для других площадей расчет аналогичный. Результаты расч
ета занося
т-
ся в
табл.

1.5
.





8. Количество сэкономленного топлива при различной площади


с
пол.исп
н
рэк
.
7488
0,56
293300,45
Т
Q
В
Q




т.у.т.

Для других площадей расчет аналогичный. Результаты расчета занося
т-
ся в
табл.

1.5.


9.

Количество энергии на создание ГЭУ:


ГЭУ
ГЭУуд
57001691200
ЭЭА

МДж
.



10. Эффективность энергозатрат:

сс
пол.исп.пол.исп
ГУ
7488
0,08
570091200
QQ

ЭА

.

Для других площадей расчет аналогичный


11. Срок окупаемости различных гелиоустановки для А16

м
2
:


ГУ
сс
пол. исппол. исп
570091200
12
7488
Э
А
Т
QQ


лет
.



Для других площадей СК расчет а
налогичный. Резуль
таты расчетов

сводим в
табл.

1.6.


12.
Сравнительная эффективность солнечных коллекторов
:



срГУ
W–
И22401920320
Э
-

руб.
,

где

Т
40000,562240
Т
W
В


руб.


ГУуд
0,11200161920
ИКА


руб.








27

13.

Себестоимость тепловой энергии

ГЭУ
ГЭУ
пол. исп
1920
рубруб
0,250,94
7488
МДжкВтч
И
С
Q


.



Дл
я других площадей расчет аналогичный. Результаты расчета занося
т-
ся в табл.

1.7. По данным таблицы выбирается наиболее эффективный в
а-
риант гелиоустановки. В цел
о
м вариант горячего водоснабжения с испол
ь-
зованием солнечной энергии может быть эффективным. Для
определения
себестоим
о
сти тепловой энергии в целом необходимо учитывать затраты
на традиционные источни
ки энергии, рассмотрение которы
х не пред
у-
смотрено в данном задании.



ЗАДА
НИЕ

2

Рассчитать экономическую целесообразность использования ветр
о-
энергетическ
ой установки в течение года
в

Брединском районе
, для ветр
о-
устано
в
ки, имеющей следующие характеристики:

1.
Райо
н Челябинской обл.


Брединский.

2.
Тип ВЭУ


BWC
-
3
.

3.
Номинальная мощность,
Р
Н
9 кВт
.

4. Минимальная скорость ВЭУ,
v
min

3,1 м/с
.

5. Рабочая скор
ость ВЭУ,
v
р
 12 м/с
.

6. Максимальная скорость ВЭУ,
v
mx
 25 м/с
.

7. Число лопастей


3
.

8. Диаметр ветроколеса



7

м
.

9. Высота мачты

24 м.

Электроэнергия, генерируемая ВЭУ, преобразуется в тепловую эне
р-
гию для нагрева воды для семьи из 5 человек до т
емпературы 85

°
С с п
о-
мощью ТЭНов. Сделать вывод о целесообразности использования да
н
ного
типа ве
т
роустановки в условиях
Брединского
района
.



1.
Д
анные по повторяемости скорости ветра для Брединского
района Челябинской области

Таблица 2.1

Месяц

Повторяемо
сть скорости ветра по градациям

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12
>

Май

0,27

0,17

0,1

0,09

0,02

0,01

Июнь

0,27

0,21

0,1

0,05

0,03

0,01

Июль

0,31

0,19

0,1

0,03

0

0

Август

0,31

0,18

0,08

0,04

0,01

0

Сентябрь

0,29

0,2

0,1

0,05

0,02

0,01


28

2.
К
оличество удельной в
ырабатываемой энергии для
мая
:


mx
min
33*4
уд.5
333333
2
3,63,62102431
30,274,50,176,50,18,50,0910,50,02120,01
МДж
0,53146,0277,4.
м
р
ii
р
V
V
iV
рV
VV
WTVV
-

»





Для других месяцев сезона расчет аналогичный. Данные расчета зан
е-
сены в
табл.

2.2.


Таблица 2.2

Месяц

Май

Июнь

Июль

Август

Сентябрь

За сезон

W
уд
.
i

,

МДж/м
2

77,4

78,5

37,9

42,2

66,05

302,1


3.
П
олная

выработка энергии для заданного диаметра колеса

в мае
:


22
ВЭУ5уд.5
3,147
77,42977,2
МДж
44

WW


.

Для других месяцев расчет аналогичный.


4.
П
отребное количество энергии
,

исходя из норм потребления г
о-
рячей воды на одного человека за
май

месяц:




33
П521
10315504,19358288102273,2
МДж.
QNnmCTT
--
--

Ра
счеты

для остальных месяцев
аналогичны.


5.
О
беспеченность потребной энергии ветроустановкой

за май
:


ВЭУ5эл
5
п5
2977,21
1,31
2273,2
W
П
Q



.


Результаты расчетов
W
ВЭУ
,

Q
П
i
, и
П
i

для каждого рассматриваемого м
е-
сяца
сезона
зан
есены
в табл
.

2.3. По обеспеченности определ
ен
о

необх
о-
димое к
о
личество установок
.


29

Таблица 2.3

Месяц

Май

Июнь

Июль

Август

Се
н-
тябрь

За сезон

W
ВЭУ
.
i
,

МДж

2977,2

3022,2

1456,1

1621,6

2536,3

11613,5

Q
П
i
,

МДж

2273

2042,6

2108,5

2110,6

2199,75

10734,45

П
i

1,31

1,48

0,69

0,76

1,15

1,08

Кол
-
во ВЭУ

1

1

2

2

1

1


6.
К
оэффициент использования вырабатываемой энергии для
мая
:


пол5
исп5
ВЭУ5ВЭУ5
2273
0,76
2977,211
Q
k
Wn


.


Т
ак
к
ак

Q
в
5
>
Q
П
5
,

Q
пол
5

Q
П
5
.



7.
К
оэффициент обеспеченности потребления

за май
:


пол5
об5
П5
2273
1
2273
Q
K
Q

.

Результаты расчета коэффициентов
К
исп

i

и
К
об

i

для каж
дого месяца и
количества установок св
е
д
ены

в табл
.

2.4.

Таблица 2.4

М
-
ц

Май

Июнь

Июль

Август

Сентябрь

За сезон

К
исп

К
об

К
исп

К
об

К
исп

К
об

К
исп

К
об

К
исп

К
об

К
исп

К
об

1

0
,76

1

0,67

1

1

0,69

1

0,79

0,86

1

0,92

1

2









0,5

1

0,5

1










8.
К
оличест
во дней работы ВЭУ

за сезон
:

Результаты расчета вносим в табл.

2.5.

Таблица 2.5

М
-
ц

Май

31

Июнь
30

Июль

31

Август

31

Сентябрь

30

За сезон

Кол
-
во
дней

ρ
v


N

ρ
v


N

ρ
v


N

ρ
v


N

ρ
v


N

ρ
v


N

0
,66

20,4

0,67

20

0,63

19,53

0,61

18,9

0,67

20,1

0,
65

19,8




30

9.
Количество полезной используемой энергии за сезон

для двух
ВЭУ:

с
полВЭУВ.об
1
211613,5123227
МДж
N
ii
i
QnQk



.

1
0
.
Количество сэкономленного топлива за сезон:


с
пол
н
рэк
23227
2,4
т.у.т.
293300,33
Т
Q
B
Q




С учетом стоимости условного органического топлива, равного
16000

руб./т., эконо
мия с использованием ВЭУ составит 38

400 руб. за с
е-
зон.

Таким образом, использование ВЭУ типа
BWC
-
3 для условий Бреди
н-
ского района
с точки зрения
экономии топлива целесообразно.










31

Приложение
4

Бланк задания


Студент_________________________


Группа
__________________________


Вариант
_________________________




ЗАДАНИЕ


на выполнение контрольной работы


«Расчет и выбор гелио
-

и ветроэнергетической установки

для горячего водоснабжения объектов Челябинской области»


Тема
: Использование солнечной энерг
ии

Название населенного пункта


Количество потребителей
n
, чел.


Конечная температура нагрева в
о
ды
Т
2
,
°
С




Тема: Использование ветровой энергии

Район Челябинской области


Тип ВЭУ


Номинальная мощность
Р
Н
, кВт


Минимальная скорость ВЭУ, м/
с


Рабочая скорость ВЭУ, м/с


Максимальная скорость ВЭУ, м/с


Число лопастей


Диаметр ветроколеса

, м


Высота мачты

, м




Дата выдачи задания


«______»___________________20___



Преподаватель

_____________________


Студент


______________
________





32


























РАСЧЕТ И ВЫБОР ГЕЛИО
-


И ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКО
Й УСТАНОВКИ

ДЛЯ ГОРЯЧЕГО ВОДОСНА
БЖЕНИЯ

ОБЪЕКТОВ ЧЕЛЯБИНСКОЙ

ОБЛАСТИ


Методические указания

к контрольной работ
е




Техн. редактор
А.В. Миних



Издательский центр Южно
-
Уральског
о государственного университета


Подписано в печать 0
8
.04.2013. Формат 60

84 1/16. Печать цифровая.

Усл. печ. л.
1,
86
.

Тираж
30

экз. Заказ 35
4
/
36
.


Отпечатано в типографии Издательского центра ЮУрГУ.

454080, г. Челябинск, пр. им. В.И. Ленина, 76.



Приложенные файлы

  • pdf 9562608
    Размер файла: 1 MB Загрузок: 0

Добавить комментарий