منبع تحقیق درمورد شرایط آب و هوایی و ظرفیت حرارتی

جهت تست کلکتورهای خورشیدی نیاز به اندازه‌گیری سه دما داریم. این سه دما عبارتند از دمای سیال ورودی به کلکتور، دمای سیال خروجی از کلکتور و دمای هوای محیط. میزان دقت مورد نیاز برای اندازه‌گیری هر یک از این دما‌ها متفاوت است به همین دلیل سنسور‌ها و ابزار اندازه‌گیری این دماها نیز متفاوت است.
اندازه‌گیری دمای ورودی سیال انتقال حرارت (tin): دمای سیال منتقل کننده حرارت در ورودی کلکتور باید با دقت K 0.1 اندازه‌گیری شود، اما جهت اطمینان از عدم تغییر این دما با زمان، دقت بسیار بالاتر K 0.2± مورد نیاز است.
نحوه قرار گرفتن سنسور‌ها باید به گونه‌ای باشد که بیش از 200 میلی متر از ورودی کلکتور فاصله نداشته باشد و عایق بندی لوله‌ها باید در هر دو قسمت بالادست و پایین دست جریان اعمال گردد. در صورت الزام به نصب سنسور‌ها در فاصله‌ای بیش از 200 میلی متر از ورودی کلکتور، آزمایشات لازم جهت اطمینان از عدم تاثیر گذاری بر نحوه اندازه‌گیری دما باید انجام گیرد. جهت اطمینان از مخلوط شدن سیال در محل اندازه‌گیری دما، یک زانویی، اریفیس یا وسیله اختلاط سیال باید در بالادست سنسور قرار گیرد و نوک سنسور باید در داخل لوله به سمت بالادست جریان و (جهت جلوگیری از به تله افتادن هوا در نزدیکی سنسور) در محلی که سیال به سمت بالا می‌آید باشد.
شکل 3-1- موقعیت‌های توصیه شده مبدل برای اندازه گیری دماهای ورودی و خروجی سیال انتقال حرارت
اندازه‌گیری اختلاف دمای سیال انتقال حرارت (TΔ): اختلاف دمای بین دمای ورودی و خروجی از کلکتور (ΔT) باید با دقتی کمتر از K 0.05 انـدازه‌گیری شود. دقـت‌هایی با تـقریـب K 0.02 می‌تواند با استفاده از مبدل‌های کالیبره شده مدرن ایجاد شوند. به همین دلیل اندازه‌گیری اختلاف دمای K 1 یا K 2 می‌تواند با دقت قابل قبولی انجام گیرد.
اندازه‌گیری دمای هوای محیط (ta): میزان دقت اندازه‌گیری هوای محیط باید K 0.5 باشد. برای اندازه‌گیری در فضای آزاد، سنسور باید با استفاده از یک محافظ سفید رنگ با تهویه مناسب ترجیحا تهویه اجباری، محافظت شود. خود محافظ باید در میانه ارتفاع کلکتور ولی حداقل 1 متر بالاتر از سطح زمین قرار گیرد تا از تاثیر حرارت زمین اطمینان حاصل گردد.
سنسور باید در کنار کلکتور و با فاصله‌ای کمتر از 10 متر از آن قرار گیرد. در صورتی که هوا با استفاده از مولد‌های باد روی سطح کلکتور جریان می یابد، دمای هوا باید در خروجی مولد اندازه‌گیری شده و اطمینان حاصل شود که‌این دما بیش از K 1± با هوای محیط تفاوت ندارد.
اندازه‌گیری دبی سیال کلکتور: دبی جرمی سیال می‌تواند به طور مستقیم یا در صورت معلوم بودن چگالی سیال به طور غیر مستقیم با با اندازه‌گیری دبی حجمی و دما بدست آید. دقت اندازه‌گیری دبی سیال باید 1% ± مقدار اندازه‌گیری جرم در واحد زمان باشد.
اندازه‌گیری سرعت هوا: با افزایش سرعت هوای گذرنده از روی کلکتور، تلفات حرارتی نیز افزایش می یاید، اما تاثیر جهت سرعت هوا هنوز مشخص نشده است. به همین دلیل اندازه‌گیری جهت سرعت هوا برای تست کلکتور کاربرد ندارد. رابطه بین باد وابسته به شرایط آب و هوایی و سرعت هوای گذرنده از سطح کلکتور بستگی به محل انجام پذیرفتن تست دارد، به همین دلیل باد وابسته به شرایط آب و هوایی پارامتر قابل استفاده‌ای برای تست کلکتور نیست. با استفاده از هوای گذرنده از سطح کلکتور می‌توان شرایطی که تست در آن انجام گرفته را به وضوح مشخص نمود.
دقت اندازه‌گیری سرعت هوای محیط اطراف روی کلکتور باید ms-1 0.5 باشد. جهت تست در فضای آزاد، سرعت هوای روی کلکتور به ندرت ثابت است و غالبا وزش‌های ناگهانی رخ می دهد. به همین دلیل نیاز است تا متوسط سرعت هوا در طول مدت زمان تست انجام گیرد که‌این امر می‌تواند با متوسط‌گیری از داده‌های نمونه یا اتگرال گیری در طول زمان تست انجام گیرد.
در هنگام تست در فضای آزاد، وقتی سرعت متوسط باد کمتر از ms-1 2 باشد، باید از یک مولد باد مصنوعی و یک باد سنج جهت کنترل دائمی سرعت هوا استفاده نمود. یکنواختی سرعت هوای روی سطح کلکتور باید مورد بررسی قرار گیرد.
در نقاط باد خیز اندازه‌گیری سرعت باد باید در نزدیکی کلکتور و در میانه ارتفاع کلکتور انجام گیرد. سنسور نباید در مقابل جریان باد محافظت شود و در طول انجام تست نیز نباید بر روی کلکتور سایه بیندازد. هنگام تنظیم کردن دستگاه مولد باد، سرعت باد باید با استفاده از یک باد سنج دستی در ارتفاع 10 تا 50 میلیمتری بالای سطح کلکتور اندازه‌گیری گردد. یک باد سنج ثابت باید در یکی از گوشه‌های کلکتور نصب گردد تا عملکرد مولد باد را بررسی نماید. این باد سنج باید روی تخته‌ای نصب شود که در امتداد سطح کلکتور باشد و از لبه کلکتور تا 0.3 متر پشت باد سنج ادامه داشته باشد.
باد سنج باید به طور سالانه کالیبره گردد.
اندازه‌گیری فشار: افت فشار سیال انتقال حرارت در طول کلکتور باید به‌وسیله ابزاری با دقت 5% مقدار اندازه‌گیری شده یا Pa 10 ±، هر کدام که بیشتر باشد، اندازه‌گیری گردد.
زمان سپری شده: زمان سپری شده باید با دقت 0.2% اندازه‌گیری شود.
ابزار ثبت داده‌ها: در هیچ یک ابزار‌ها کوچک‌ترین بخش مقیاس اندازه‌گیری نباید از دو برابر دقت اندازه‌گیری بزرگتر باشد. برای مثال اگر برای دقت اندازه‌گیری عدد K 0.1 ذکر شده باشد، کوچکترین بخش مقیاس نباید از ºC 0.2 بیشتر باشد. روش‌های دیجیتالی و انتگرالگیر‌های الکترونیکی باید خطایی معادل یا بهتر از 1% مقدار اندازه‌گیری داشته باشند. ثبت کننده‌های آنالوگ یا دیجیتال نیز باید خطایی معادل یا بهتر از 0.5% کل مقدار خوانده شده و ثابت زمانی معادل یا کمتر از s 1 داشته باشند. نقطه راس سیگنال‌ها باید در محدوده بین 50% و 100% کل مقدار‌ها قرار گیرد. امپدانس ورودی ثبت کننده‌ها باید بیش از 1000 برابر امپدانس سنسور‌ها یا MΩ 10 ، هرکدام که بزرگتر است، باشد.
سطح کلکتور: سطح کلکتور (جاذب، ناخالص یا در معرض تشعشع) باید با دقت 0.3% اندازه‌گیری شود. در صـورت استـفاده از سـطوح جاذب آلـی اندازه‌گیـری سطـح کلکـتور بایـد در دمـای ºC 10 ± 20 و تحت فشار کاری انجام پذیرد.
ظرفیت حجمی کلکتور: ظرفیت حجمی سیال داخل کلکتور باید با حداقل دقت 10% انجام گیرد. اندازه‌گیری‌ها می‌تواند هم با وزن کردن کلکتور در حالت پر و خالی، و هم پر کردن و خالی کردن کلکتور و اندازه‌گیری جرم سیال موجود انجام گیرد. دمای سیال باید در حدود K 2± دمای محیط نگه داشته شود.
طرح تست:
سیال انتقال حرارت: سیال مورد استفاده جهت انتقال حرارت برای تست کلکتور می‌تواند آب یا سیال پیشنهاد شده توسط سازنده باشد. ظرفیت حرارتی ویژه و چگالی سیال مورد استفاده باید با تقریب 1%± در دماهای مورد استفاده در تست معلوم باشد. جهت اطمینان از عدم تغییر خواص سیال، ممکن است برخی سیالات نیاز به تعویض در بازه‌های مختلف داشته باشند. دبی جرمی و حجمی سیال انتقال حرارت باید در کلیه مراحل تست جهت نمودار بازده حرارتی، ثابت زمانی و تعدیل کننده زاویه تابش یکسان باشد.
شکل 3-2- مثالی از مدار آزمون بسته
شکل 3-3- مثالی از مدار آزمون باز
لوله‌کشی و اتصالات: لوله‌کشی مورد استفاده در چرخه کلکتور باید نسبت به خوردگی مقاوم بوده و (برای کلکتور‌هایی که شیشه دارند) مناسب جهت کار تا دمای ºC 95 باشد. اگر از سیالاتی غیر از آب استفاده گردد باید از سازگاری آن با جنس مواد سایر قسمت‌های سیستم اطمینان حاصل شود. طول لوله‌ها تا حد امکان باید کوتاه باشند. خصوصا، طول لوله بین تنظیم کننده دما و ورودی کلکتور باید حداقل باشد تا تاثیر محیط روی دمای ورودی سیال کاهش یابد.
این بخش از لوله باید عایق بندی شود تا اطمینان حاصل شود که نرخ اتلاف حرارت کمتر از Wk-1 0.2 است و باید با یک پوشش براق ضد آب پوشانیده شود. لوله‌کشی نقاط حس کننده دما و کلکتور (در ورودی و خروجی) باید توسط پوشش عایق و براق (و ضد آب برای شرایط تست در فضای آزاد) تا بعد از سنسور‌ها پوشانیده شوند به‌طوری‌که در شرایط تست دمای جذب شده یا دفع شده در هر قسمت لوله از K 0.01 ± تجاوز نکند.
یک طول کوتاه از لوله شفاف باید در طول چرخه سیال قرار گیرد تا حباب‌های هوا و سایر ذرات در صورت وجود مشاهده گردند. این لوله باید نزدیک ورودی کلکتور قرار داشته باشد اما نباید تاثیری بر اندازه‌گیری و کنترل دمای ورودی داشته باشد. دبی سنج‌های با سطح متغیر، از آن جا که مشاهده دبی جریان را ممکن می سازند، ابزار مناسبی برای این منظور هستند. یک جدا کننده هوا و دریچه هوا نیز باید در خروجی کلکتور و قسمت‌های دیگری که احتمال انباشته شدن هوا وجود دارد، قرار گیرد.
این نوشته در علمی ارسال شده است. افزودن پیوند یکتا به علاقه‌مندی‌ها.