DOI: https://doi.org/10.20998/2218-1849.2019.01.05

ЭКСЕРГЕТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ КОНЦЕНТРАЦИИ ПРЯМОГО СОЛНЕЧНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

K. Ludanov

Аннотация


В статье обосновано, что эксергетический метод термодинамического анализа наравне с энтропийным методом дает возможность определить места наиболее существенных термодинамических потерь в процессах преобразования энергии. Показано, что использование   эксергетический анализ, дает возможность оценить термодинамические потери на каждом этапе схемы преобразования энергии и получить возможность их снижения. Доказано, что эксергетический анализ концентрации солнечного излучения в гелиоустановках с параболоидными зеркалами, а также в оптических системах солнечных ТЭС башенного типа с горизонтальными полями плоских гелиостатов и ТЭС с горизонтальными параболоцилиндрическими зеркалами даст возможность повысить эффективность преобразования энергии в этих солнечных энергосистемах.  Проведен эксергетический анализ концентрации солнечного излучения. Впервые солнечная радиация трактуется как лучистый тепловой поток, который характеризуется собственной температурой, а его эксергия определяется в рамках канонического цикла Карно. На основе новой трактовки температуры лучистого потока получено аналитическое выражение для радиационной температуры теплового излучения Солнца, причем как для прямого излучения, так и для диффузного. Найдена зависимость плотности прямой солнечной радиации от массы атмосферы. Приведеные формулы позволяют рассчитывать радиационную температуру солнечного излучения и плотность потока эксергии на поверхности Земли и в фокусе зеркала концентратора.


Ключевые слова


цикл Карно; эксергия лучистого потока; температура солнечной радиации; солнечные концентраторы; оптические потери; рассеивание; отражение; поглощение

Полный текст:

PDF

Литература


Petel R. Exergia of thermal radiation. Sb. Questions of thermodynamic analysis (exergy method). Ed. Mir M.: 1965, p. 222−237.

Gokhstein GP Entropy method for calculating energy losses. - M.; L.: Gosenergoizdat, 1963.− 111 p.

Ilyin A.K. Evaluation of solar radiation exergy. Ship power plants and engine-propulsion systems. RF, 2011. - p. 69−73.

Shargut J., Petela R. EXERGY. M.: Energia, 1968. 280 p.

Bell L.N., Gudkov ND. The marginal efficiency of solar energy use: An analytical review of the proposed solutions. Helicotechnology, FAN UzSSR, 1987, No. 5, P. 7–13.

Krutov V. I. et al. Technical Thermodynamics. Textbook for University Students, 3rd ed. - M.: High School. - 1991. - 384 s.

Grigoriev B. A. Pulsed heating by radiation. Characteristics of pulsed radiation and radiant heating. M.: Science, 1974.

Charugin V. М. Relic radiation. - M.: Knowledge, 1975. - 64 p.

Makarova E. A., Kharitonov A. V. The distribution of energy in the spectrum of the Sun and the solar constant. M.: Science, 1972. - 288 p.

Ludanov K. I., Likhoded S. I. The temperature in the focus of the solar furnace // Abstracts of the International Conference ME ИП, IPM NASU, Katsiveli. - 2008, pp. 402–403.

GOST 7601-78 (DSTU 2756-94) PHYSICAL OPTICS. Terms, letter designations and definitions of basic quantities. - M.: 1979.

Koltun M. M. Solar cells. - M.: "Science", 1987. - 192 p.

Zvereva S. V. In the world of sunlight. - L.: Gidrometeoizdat, 1988, - 160 p.

Ludanov KI. Exergetic efficiency of solar collectors. Ecotechnologies and resource saving. - 2006, № 5 - P. 68–72.

Strebkov D. S., Tver'yanovich E. V. Concentrators of solar radiation. - M.: GNU VIESH, 2007. - 316 p.

Kokorev L. S., Kharitonov V. V. Direct Energy Transformation and Thermonuclear Power Plants. - M.: Atomizdat, 1980. - 216 p.

Ludanov K. I. A method of converting highly concentrated solar radiation at a tower SES. Proceedings of the international conference "Energy Efficiency 2014". Minsk, 2014. - P. 66–67.

Shargut J., Petela R. EXERGY. M.: Energia, 1968. 280 p.

Bell L. N., Gudkov Nю D. The marginal efficiency of solar energy use: An analytical review of the proposed solutions. Helicotechnology, FAN UzSSR, 1987, No. 5, P. 7–13.

Krutov V. I. et al. Technical Thermodynamics. Textbook for University Students, 3rd ed. - M.: High School. - 1991. - 384 s.

Grigoriev B. A. Pulsed heating by radiation. Characteristics of pulsed radiation and radiant heating. M.: Science, 1974.

Charugin V. М. Relic radiation. - M.: Knowledge, 1975. - 64 p.

Makarova E. A., Kharitonov A. V. The distribution of energy in the spectrum of the Sun and the solar constant. M.: Science, 1972. - 288 p.

Ludanov K. I., Likhoded S. I. Temperature in the focus of the solar furnace. Abstracts of the International Conference МЕ, IPM NASU, Katsiveli. - 2008, pp. 402–403.

GOST 7601-78 (DSTU 2756-94) PHYSICAL OPTICS. Terms, letter designations and definitions of basic quantities. - M.: 1979.

Koltun, MM, Solar Elements. - M.: Science, 1987. - 192 p.

Zvereva S. V. In the world of sunlight. - L.: Gidrometeoizdat, 1988, - 160 p.

Ludanov K. I. Exergetic efficiency of solar collectors // Ecotechnologies and resource saving. - 2006, № 5 - P. 68–72.

Strebkov D. S., Tver'yanovich E.V. Concentrators of solar radiation. - M.: GNU VIESH, 2007. - 316 p.

Kokorev L. S., Kharitonov V. V. Direct Energy Transformation and Thermonuclear Power Plants. - M.: Atomizdat, 1980. - 216 p.

Ludanov K. I. A method of converting highly concentrated solar radiation at a tower SES. Proceedings of the International Conference "Energy Efficiency 2014". Minsk, 2014. - P. 66–67.


Пристатейная библиография ГОСТ


  1. Петеля Р. Эксергия тепловой радиации / Сб. “Вопросы термодинамического анализа (эксергетический метод). Изд. “Мир” М.: 1965, С. 222−237.
  2. Гохштейн Г. П. Энтропийный метод расчета энергетических потерь. − М.; Л.: Госэнергоиздат, 1963.− 111 с.
  3. Ильин А. К. Оценка эксергии солнечной радиации // Судовые энергоустановки и машинно-движительные комплексы. РФ, 2011. – С. 69−73.
  4. Шаргут Я., Петела Р. ЭКСЕРГИЯ. М.: «Энергия», 1968. 280 с.
  5. Белл Л. Н., Гудков Н. Д. Предельная эффективность использования солнечной энергии: Аналитический обзор предлагаемых решений // Гелиотехника, ФАН УзССР, 1987, № 5, С. 7–13.
  6. Крутов В. И. и др.Техническая термодинамика / Учебник для студентов ВУЗов, 3-е изд. – М.: «Высшая школа». – 1991. – 384 с.
  7. Григорьев Б. А. Импульсный нагрев излучениями. Характеристики импульсного облучения и лучистого нагрева. М.: «Наука», 1974.
  8. Чаругин В. М. Реликтовое излучение. – М.: «Знание», 1975. – 64 с.
  9. Макарова Е. А., Харитонов А. В. Распределение энергии в спектре Солнца и солнечная постоянная. М.: «Наука», 1972. – 288 с.
  10. Луданов К. И., Лиходед С. И. Температура в фокусе солнечной печи // Тезисы докладов Международной конференции МeЕ, ИПМ НАНУ, Кацивели. – 2008, С. 402–403.
  11. ГОСТ 7601-78 (ДСТУ 2756-94) ФИЗИЧЕСКАЯ ОПТИКА. Термины, буквенные обозначения и определения основных величин. – М.: 1979.
  12. Колтун М. М. Солнечные элементы. – М.: «Наука», 1987. – 192 с.
  13. Зверева С. В. В мире солнечного света. – Л.: Гидрометеоиздат, 1988, – 160 с.
  14. Луданов К. И. Эксергетическая эффективность солнечных коллекторов // Экотехнологии и ресурсосбережение. – 2006, № 5 – С. 68–72.
  15. Стребков Д. С., Тверьянович Э. В. Концентраторы солнечного излучения. – М.: ГНУ ВИЭСХ, 2007. – 316 с.
  16. Кокорев Л. С., Харитонов В. В. Прямое преобразование энергии и термоядерные энергетические установки. – М.: Атомиздат, 1980. – 216 с.
  17. Луданов К. И. Способ преобразования высококонцентрированного солнечного излучения на СЭС башенного типа // Материалы международной конференции «Энергоэффективность-2014». Минск, 2014. − С. 66–67.
  18. Шаргут Я., Петела Р. ЭКСЕРГИЯ. М.: «Энергия», 1968. 280 с.
  19. Белл Л. Н., Гудков Н. Д. Предельная эффективность использования солнечной энергии: Аналитический обзор предлагаемых решений // Гелиотехника, ФАН УзССР, 1987, № 5, С. 7–13.
  20. Крутов В. И. и др.Техническая термодинамика / Учебник для студентов ВУЗов, 3-е изд. – М.: «Высшая школа». – 1991. – 384 с.
  21. Григорьев Б. А. Импульсный нагрев излучениями. Характеристики импульсного облучения и лучистого нагрева. М.: «Наука», 1974.
  22. Чаругин В. М. Реликтовое излучение. – М.: «Знание», 1975. – 64 с.
  23. Макарова Е. А., Харитонов А. В. Распределение энергии в спектре Солнца и солнечная постоянная. М.: «Наука», 1972. – 288 с.
  24. Луданов К. И., Лиходед С. И. Температура в фокусе солнечной печи // Тезисы докладов Международной конференции МeЕ, ИПМ НАНУ, Кацивели. – 2008, С. 402–403.
  25. ГОСТ 7601-78 (ДСТУ 2756-94) ФИЗИЧЕСКАЯ ОПТИКА. Термины, буквенные обозначения и определения основных величин. – М.: 1979.
  26. Колтун М. М. Солнечные элементы. – М.: «Наука», 1987. – 192 с.
  27. Зверева С. В. В мире солнечного света. – Л.: Гидрометеоиздат, 1988, – 160 с.
  28. Луданов К. И. Эксергетическая эффективность солнечных коллекторов // Экотехнологии и ресурсосбережение. – 2006, № 5 – С. 68–72.
  29. Стребков Д. С., Тверьянович Э. В. Концентраторы солнечного излучения. – М.: ГНУ ВИЭСХ, 2007. – 316 с.
  30. Кокорев Л. С., Харитонов В. В. Прямое преобразование энергии и термоядерные энергетические установки. – М.: Атомиздат, 1980. – 216 с.
  31. Луданов К. И. Способ преобразования высококонцентрированного солнечного излучения на СЭС башенного типа // Материалы международной конференции «Энергоэффективность-2014». Минск, 2014. − С. 66–67.




Copyright (c) 2020 Энергосбережение. Энергетика. Энергоаудит.

Creative Commons License
Эта работа лицензирована Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.

Энергосбережение. Энергетика. Энергоаудит.

адрес: ул. Мироносицкая, 60, г. Харьков, Украина, 61002. e-mail: 

       journeee@mail.ru;  sveco_ltd@rambler.ru;   сайт:eee.khpi.edu.ua 

Телефон: +38 057 703-23-18; факс: +38 057 714-94-51.

Яндекс.Метрика