Қазақстанның оңтүстiк-шығысында тұрмыстық қолдануға арналған термосифоны бар күн су жылытқышын эксперименттiк талдау
DOI:
https://doi.org/10.26577/JMMCS.2023.v117.i1.06Кілттік сөздер:
Күн су жылытқыштары, Термосифон, жазық коллектор, STM32 платформасы, контроллер, ESP 32Аннотация
Бұл зерттеуде термосифоны бар жазық күн коллекторы Алматыда орналасқан Қазақстан Республикасы Білім және ғылым министрлігінің ақпараттық және есептеуіш технологиялары институтының зертханасында (77 градус шығыс бойлық және 43 градус солтүстік ендік) сыналды. Эксперименттік деректер бірнеше күн шуақты және бұлтты күндерде жиналды. Жүйенің күн инсоляциясының өзгеруіне динамикалық реакциясы зерттелді және талданды. Мұндай жүйелер жергілікті тұрғындардың пікіріне қарамастан ыстық суға деген қажеттілікті қанағаттандыру үшін жеткілікті қуат бере алатынынын дәлелдеді. Жүйе алты датчикті (температура датчигі, су ағыны датчигі, қысым датчигі, жылыту цистернасындағы салқындатқыш температура датчигі, жылу алмастырғыштағы салқындатқыш температура датчигі және сыртқы температура датчигі) қолдана отырып жұмыс істейді. Алты сенсор бүкіл Күн жүйесін бақылауға арналған STM32 бағдарламаланатын логистикалық интегралды схемасы (FPGA) арқылы басқарылады, ал атқарушы механизмдер қуат релесін қосады. Температура көрсеткіштері ESP 32 модуліне беріледі. ESP 32 модулі ПЛИС STM32-ге қосылған алты сенсормен синхрондалған, C++ - да бағдарламаланған алты электр сымы бар, олар температура, күн және уақыт деректерін өңдегеннен кейін нақты уақыт сағаттарынан келеді. Бүкіл процесс аяқталғаннан кейін сенсордың барлық деректері деректер базасына жіберілетін ESP 32 модуліне жіберіледі. Эксперимент кезінде контроллердегі басқару сигналының арқасында электр энергиясын тұтынуды шамамен 1% үнемдеуге қол жеткізілді, бұл жабдықтың қызмет ету мерзіміне айтарлықтай әсер етті.
Библиографиялық сілтемелер
[2] Duffie JA, Beckman WA. Solar engineering of thermal processes. Wiley; 1991.
[3] Freegah B, Asim T, Albarzenji D, Pradhan S, Mishra R. Effect of the shape of connecting pipes on the performance output of a closed-loop hot water solar Thermo-syphon. In 3rd International Workshop and Congress on eMaintenance; 2014.
[4] Manjunath MS, Karanth KV, Sharma NY. Three dimensional numerical analysis of conjugate heat transfer for enhancement of thermal performance using finned tubes in an economical unglazed solar flat plate collector. In Proceedings of World Congress on Engineering (Vol. 3, pp. 2245- 2249); 2011.
[5] Shrirao PN, Pente SS, Mahure AN. Comparative thermal analysis of a flat plate solar collector using aerofoil absorber tube with conventional circular absorber tubes. Int J Basic Appl Res. 7(12): 98- 107.
[6] Balachandar M, Narendran A. Experimental investigation of solar flat plate collector with inner grooved copper tube. Int J Eng Res. 2016; 5(9): 695- 700.
[7] Hussein HMS, El-Ghetany HH, Nada SA. Performance of wickless heat pipe flat plate solar collectors having different pipes cross sections geometries and filling ratios. Energy Convers Manag. 2006; 47(11–12): 1539- 1549.
[8] Bute JV, Kongre SC. Experimental investigation of a solar flat plate collector. Int Eng J Res Dev. 2015; 2(5): 36- 46.
[9] Yao K, Li T, Tao H, Wei J, Feng K. Performance evaluation of all-glass evacuated tube solar water heater with twist tape inserts using CFD. Energy Procedia. 2015; 70: 332- 339.
[10] Herrero Martin R, Pinar AG, Garcia JP. Experimental heat transfer research in enhanced flat-plate solar collectors. World Renewable Energy Congress. Vol 57. Linköping University Electronic Press; 2011: 3844- 3851.
[11] Khargotra R, Dhingra S, Chauhan R, Singh T. Performance investigation and comparison of different turbulator shapes in solar water heating collector system. AIP Conf Proc. 2018; 1953:130029.
[12] Sharma C, Karwa R. Experimental study on an enhanced performance solar water heater. IJCA J. 2014; 1: 20- 25.
[13] Ameen BK, Al-hadithi MB. Heat transfer enhancement of flat plate solar collectors for water heating in Iraq climatic conditions. Al-Nahrain Univ Coll Eng J. 2015; 18(2): 259- 272.
[14] Hobbi A, Siddiqui K. Experimental study on the effect of heat transfer enhancement devices in flat-plate solar collectors. Int J Heat Mass Transfer. 2009; 52(19–20): 4650- 4658.
[15] Kalogirou, S. Thermal performance, economic and environmental life cycle analysis of thermosiphon solar water heaters // Sol. Energy. – 2009. – № 83. – P. 39–48
[16] Norton, B., Probert, S. D. Natural-circulation solar-energy stimulated systems for heating water // Appl. Energy. –1982. – № 11. – P. 167–196.
[17] Tang, R., Yang, Y. Nocturnal reverse flow in water-in-glass evacuated tube solar water heaters // Energy Convers. Manag. – 2014. – № 80. – P. 173–177.
[18] Morrison, G. L., Ranatunga, D. B. J. Thermosyphon circulation in solar collectors // Sol. Energy. – 1980. – № 24. – P. 191–198.
[19] Tang, R., Cheng, Y., Wu, M., Li, Z., Yu, Y. Experimental and modeling studies on thermosiphon domestic solar water heaters with flat-plate collectors at clear nights // Energy Convers. Manag. – 2010. – № 51. – P. 2548–2556.
[20] Morrison, G. L. Reverse circulation in thermosyphon solar water heaters // Sol. Energy. – 1986. – № 36. – P. 377–379.
[21] Kunelbayev M, Vyazigin S, Kurt E. Temperature analysis of a flat solar collector using aluminum nanofluids. Vol 114 No 2 (2022): Journal of Mathematics, Mechanics and Computer Science.
[22] Amirgaliyev Yedilkhan, Kunelbayev Murat, Ormanov Talgat, Sundetov Talgat, Daulbayev Salauat. Comparative analysis of a flat solar collector and flat solar collector with chemical coating. Thermal Science. Volume 26,Issue 1, Page 147-156,2022.
[23] Amirgaliyev Yedilkhan, Kunelbayev Murat, Beіbut Amirgaliyev, Aliya, Kalizhanova, Ainur Kozbakova, Tumur Merembayev, Azhibek Dassibekov. Mathematical justification of thermosyphon effect main parameters for solar heating system. Cogent Engineering, 2020, 7(1), 1851629
[24] Rosen M.A., Kuma R. Performance of a photovoltaic/thermal solar air heater: effect of vertical fins on a double pass system. Int. J. Energy Environ. Eng. – 2011. – Vol. 2(4). – P.1–4
[25] Sugathan A., Kirthyvijay G.J., Thomson J. Application of Arduino based platform for wearable health monitoring system. In: Presented at the 1st International Conference on Condition Assessment Techniques in Electrical Systems. – 2013. DOI: 10.1109/CATCON.2013.6737464
[26] Fatehnia, M., Paran, S., Kish, S., Tawfiq, K. Autоmating dоuble ring infiltrоmeter with an Arduinо micrоcоntrоller // Geоderma. – 2016. – Vоl. 262. – P. 133–139.
[27] Benammar, S., Khellaf, A., Mоhammedi, K. Cоntributiоn tо the mоdeling and simulatiоn оf sоlar pоwer tоwer plants using energy analysis // Energy Cоnvers. Manag. – 2014. – Vоl. 78. – P. 923–930.
