Основы теплопередачи - Крейт Ф.
Скачать (прямая ссылка):
п — порядковый номер дня начиная от первого дня года.
Воспользовавшись уравнениями (6.132) и (6.140), можно проинтегрировать уравнение (6.138) за время одних суток для горизонтальной поверхности, тогда получим
'сут п = Щ- h [l + 0,034 cos (-^f-)] (cos L cos 6S sin hss + -
+ hss sin L sin 6S), (6.141)
где I0 — солнечная постоянная (часовая) и hss — угловое сол-' нечное время для часа захода Солнца при нулевой высоте в] радианах для п-х суток. 1
Воспользовавшись уравнением (6.132), hss можно опреде-1 лить из соотношения 1
sin а = 0 = sin L sin 6S + соз L cos os cos hss (а = 0), (6.142)j
или hss (а = 0) = hsr (а = 0) = arccos (— tg L tg 6S). (6Л43|
I
(Заметим, что для наклонных поверхностей восход Солнца ино-: гда бывает при і — 90°.) На рис. 6.52 представлены графики? изменения внеатмосферной суточной инсоляции на горизон^ тальной поверхности для средних чисел каждого месяца го* да, #о. і
Солнечное излучение на Земле |
Проникновение солнечного излучения к поверхности Земл< важно для проектирования систем преобразования солнечно! энергии. Как отмечено выше, поток солнечного излучения, д<й стигающий поверхности Земли, зависит не только от времен| года, месторасположения и времени суток, но также и от їй годы. Практически невозможно предсказать заранее величин? инсоляции для данного момента времени, но, исходя из опыт* и имеющихся данных, можно предсказать величину инсоляциА ожидаемую в среднем в течение данного периода времени (я** пример, месяца или суток).
Рис. 6.54. Солнечная карта, на которой нанесены линии постоянной среднесуточной солнечной радиации на ритории США для июня [33].
Излучение 355
Многие годы под эгидой национальной службы погоды США (NWS) работают многочисленные метеостанции, которые регистрируют полное солнечное излучение Hh на горизонтальной поверхности с помощью прибора, называемого пиранометром. Результаты этих измерений осреднены и опубликованы в виде солнечных карт, на которых нанесены линии постоянной среднесуточного солнечного излучения, получаемого в течение заданного месяца на территории США. На рис. 6.53 и 6.54 приведены примеры солнечных карт для февраля и июня соответственно. Единица плотности энергии излучения, используемая j в NWS-лэнгли (Ла):
Для инженерного проектирования систем преобразования солнечной энергии необходимо знать не только полную инсоляцию, но и какую долю от нее составляет прямое и какую диффузное излучение. Это очень сложная задача, но Луи и Джордан [26] разработали простой метод, с помощью которого измеренная полная инсоляция может быть разложена на прямое и диффузное излучение. Ключевым параметром этого разложения является месячный показатель чистоты неба Кт, определяемый в виде
где Rh — среднемесячная наземная инсоляция горизонтальной поверхности; Я0 — среднемесячная внеатмосферная инсоляция горизонтальной поверхности, определенная для середины месяца по уравнению (6.141).
Имеющиеся данные по излучению Солнца, приведенные на рис. 6.55, показывают, что отношение среднемесячного рассеянного излучения Dh к среднемесячному полному излучению Hh зависит от месячного показателя чистоты неба. Клейн [27] показал, что эта зависимость может быть представлена следующей эмпирической формулой:
если солнечная постоянная принимается равной 1,394 кВт/м2.
После того как определена диффузная составляющая излучения, среднемесячная прямая составляющая излучения на горизонтальной поверхности Bh может быть рассчитана по соотношению
1 Ла = 4,186Дж/см2.
(6.144)
1,39 - 4,03/Сг + 5,53tfr - 3,1 XKn
(6.145)
(6.146)
366 Глава 6
Для наклонной поверхности составляющая прямого солнечного излучения, согласно уравнению (6.134), равна
h, c — h,h ("Sr) — Mb. h>
(6.147)
где Ib, н — проекция текущего значения составляющей прямого солнечного излучения на горизонтальную поверхность, а отно-
1,0
ч ц X
\
ч
і X
:трапо. ПЯЦИЯ' J CH э
X 1
>
i
• Л й
>
0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 7 н _Среднемесячное суточное полное излучение
л т а ТТ "~
г #о Внеатмосферная суточная инсоляция
Рис, 6.55. Зависимость между среднемесячным суточным диффузным излучением D и среднемесячным суточным полным излучением Я для горизонтальных поверхностей [26].
О—расчет; #—обсерватория «Блю Хилл» (1947-1956); Д —Нис, Франция (1931-1933); X—Мелсингфорс, Финляндия (1928-1931); ? —обсерватория Кью, Лондон (1947-1951).
