Report #03-09 WCAEE-ICEEC-2020 The usage of CFD modeling for analyzing the effect of insolation on the efficiency of solar collectors
УДК697.329:004.942
D.N. Litvinov1, V.S. Kostarev1, V.A. Klimova1, V.I. Velkin1
1 Ural Federal University named after the first President of Russia B. N. Yeltsin 19 Mira St., Yekaterinburg 620002, Russia
тел..: +79024494468, e-mail: [email protected]
Аннотация
Solar energy is an alternative to fossil fuel as a source of electrical and thermal energy. The simplest way of solar energy use is the conversion of solar radiation into heat. Arranged according to this principle are the solar collectors that convert solar radiation into heat and transfer it to water or some low-boiling coolant to heat water in a heat exchanger. One of the advantages of flat solar collectors is their cheapness, so they are used for domestic and industrial purposes. They transform solar energy with the help of absorbers which envelope coolant containing tubes of a collector and transfer heat to the coolant. Such collector is easy to design and to maintain. This work presents the results of a thermohydraulic calculation of a flat solar collector using CFD to analyze heat transfer processes between a feather-type absorber and water. The simulation was made with in CFD Solidworks Flow Simulation using standard solar radiation modeling tools. The results of the paper are the pictures of the coolant flows inside the collector, the graphs of the temperature distribution, and the incident heat radiant (solar) flux over time.
Key words: CFD analysis, flat solar collector, solar radiation.
Ключевые слова: вычислительная гидродинамика, плоский солнечный коллектор, солнечное излучение.
Report #03-09 WCAEE-ICEEC-2020
Использование CFD-моделирования для анализа влияния инсоляции на эффективность работы солнечных коллекторов
Д.Н. Литвинов1, В.С. Костарев1, В.А. Климова1, В.И. Велькин1
1 Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б. Н. Ельцина ул. Мира, 19, Екатеринбург 620002, Россия
тел..: +79024494468, e-mail: [email protected]
Аннотация
Солнечная энергия является альтернативным ископаемому топливу источником электрической и тепловой энергии. Самое простое применение солнечной энергии – это преобразование солнечного излучения в тепло. По данному принципу устроены солнечные коллекторы, которые преобразуют солнечное излучение в тепло, передавая его воде или низкокипящему теплоносителю для нагрева воды в теплообменнике. Плоские солнечные коллекторы обладают низкой стоимостью и используются для бытовых и промышленных целей. Они преобразуют солнечную энергию при помощи абсорберов, обволакивающих трубки с теплоносителем и передающих ему тепло. Такой коллектор неприхотлив в обслуживании и прост по конструкции. В данной работе проводится теплогидравлический расчет плоского солнечного коллектора при помощи CFD с целью анализа процессов теплопередачи между абсорбером перьевого типа и водой. Моделирование проводится в CFD Solidworks Flow Simulation с использованием штатных средств моделирования солнечного излучения. Итогом работы являются полученные картины потоков теплоносителя внутри коллектора, а также графики распределения температуры и падающего теплового лучистого (солнечного) потока по времени.
