Основы теплопередачи - Крейт Ф.
Скачать (прямая ссылка):
щение (coSf/cosa), которое называют коэффициентом наклона Rbi определяется зависимостью
Rb =
_ cost _ §jn O8 sin (L — ?) + cosos cos (L — ?) coshs
cos a
sin L sin 6S + cos L cos 6S cos hs
(6.14S)
Rb — это геометрический параметр, связывающий прямое излучение для горизонтальной поверхности с прямым излучением для наклонной поверхности. Хотя он является непрерывно изменяющейся величиной, для инженерных расчетов можно использовать средние значения, определяемые по формуле [26]
^ _ cos і _ cos (L — ?) cos os sin hss + hss sin (L — ?) sin os
b cos a cos L cos os s'mhss (a = 0) + hss (a = 0) sin L sin os '
(6.149)
где угловые солнечные времена /i5s(a = 0) и hss должны быть выражены в радианах и рассчитаны для середины месяца. Используя (6.149), находим среднемесячное прямое излучение для наклонной поверхности Бс:
1,-?-** (6.150)
Излучение 357
В табл. 6.5 приведены коэффициенты наклона Rb для широт 20, 30, 40 и 50° и углов наклона, представляющих интерес для гелиотехники.
Таблица 6.5
Коэффициенты наклона солнечного коллектора для различных широт
Широта L= 20° L= 30° 40° L« 50°
Месяц /3-20° /3=40° 0 = 30° /8-50* ? = 40° /3 = 60° /3=50° ?=70°
Январь 1,36 1,52 1,68 1,88 2,28 2,56 3,56 3,94
Февраль 1,22 1,28 1,44 1,52 1,80 1,90 2,49 2,62
Март 1,08 1,02 1,20 1,15 1,36 1,32 1,65 1,62
Апрель 1,00 0,83 1,00 0,84 1,05 0,90 1,16 1,00
Май 0,92 0,70 0,87 0,66 0,88 0,66 0,90 0,64
Июнь 0,87 0,63 0,81 0,58 0,79 0,60 0,80 Щ
Июль 0,89 0,66 0,83 0,62 0,82 0,64 0,84
Август 0,95 0,78 0,93 0,76 0,96 0,78 1,02 0,83 1,31
Сентябрь 1,04 0,95 1,11 1,00 1,24 1,12 1,44
' Октябрь 1,17 1,20 1,36 1,36 1,62 1,64 2,10 ІМ
Ноябрь UO 1,44 1,60 1,76 2,08 2,24 3,16 3,32
Декабрь 1,60 1,76 1,99 2,80 f'?4
\
Помимо прямого излучения наклонная поверхность будет также получать диффузное излучение от части неба в пределах видимости. Если предположить, что небо — изотропный ИСТОЧНИК излучения, то по уравнению (6.57) угловой коэффициент Ra определяется в следующем виде:
^«^(l+cos?). (6.161)
Если поверхность расположена вблизи поверхности земли, например плоский коллектор на крыше дома, она может также получать прямое и диффузное излучение, отраженное от земли с угловым коэффициентом йгу приблизительно равным
^,-^-^-.рДо-созЙ, (6.152)
где $s — отражательная способность поверхности грунта, обращенной к югу. Точных измерений величины ps не проводили, но климатологические измерения альбедо Земли позволяют предположить, что можно предложить значения: ps = 0,7 для снега и льда, ps = 0,2 для бетона, р5 = 0,1 для асфальта, воды или темной земли и ps = 0,4 для песка.
Комбинируя уравнения (6.149) — (6.152), получаем полное среднемесячное излучение Солнца, 7С, падающее на поверхность, расположенную на земле,
/,-R11B11 + Z>,-^p? + + Яд) » P Їcos P . (вЛбЗ)
358 Глава 6
Среднесуточная или среднечасовая энергия солнечного излучения, падающего на поверхность, вычисляется аналогично; подробности этого расчета можно найти в работе [25].
Пример 6.19. Рассчитать полную среднесуточную энергию солнечного излучения, падающего на обращенный к югу солнечный коллектор, наклоненный под углом 40°, для февраля и июня месяцев в г. Боулдер (шт. Колорадо). В феврале земля на южной стороне покрыта снегом, а в июне —травой (ps = 0,3).
Решение. Боулдер расположен на 40° с. ш. Из солнечных карт определяем среднемесячную инсоляцию горизонтальной поверхности Яа, равную 268 Ла/сутки(= 11,218 кДж/(м2- сутки)) в феврале и 525 Л а/сутки (= 21,977 кДж/(м2-сутки)) в июне. По номограмме (рис. 6.49) определяем долготу дня 15 февраля (6S = 14°) 10,5 ч, а 15 июня (6S = 22°) 14,5 ч. Среднее значение показателя чистоты неба Rt, получаем из рис. 6.55. Сначала рассчитаем или определим по графику внеатмосферное излучение в середине месяца.
Из рис. 6.52 или уравнения (6.141) Но равно 500 Л а/сутки — = 20 930 «Дж/(м2-сутки) в феврале и 1000 Ла/сутки = 41 860 кДж/(м2-сут-ки) в июне. Из рис. 6.55 получаем
для февраля Кт = ЛР- = 0,536 и -^A- = 0,36, Г Я0 Hn
для июня Кт = MA = 0,524 и ДА = 0,35. 7 H0 нн
Таким образом, диффузное излучение будет 0,36-11 218 = 4038 кДж/(м2Х X сутки) в феврале и 0,35-21 977 = 7692 кДж/м2-сутки) в июне.
Из уравнения (6.148) или табл. 6.5 имеем Rb = 1,8 в феврале и 0,79 в
В результате из уравнения (6.153) получаем I0 = 1,8 (11 218 — 4038) +
= 18 850 кДж/(м2 • сутки) для июня. Литература
1. Dunkle R. V., Thermal-Radiation Tables and Applications, Trans. ASME', 65, p. 549 (1954).
2. Touloukian Y. S., DeWitt D. P., Thermal Radiative Properties-Metallic Elements and Alloys, vol. 7, IFI/Plenum, Publishing Corp., N. Y., p. 10a, 1970.
3. Sparrow E. M., Radiant Emission, Absorption and Transmission Characteristics of Cavities and Passages, NASA—SP-55, p. 103, 1965.
4. Truenfels W., Emissivity of Isothermal Cavities. /. Opt. Soc. Amert, 53, No. 10, p. 1162 (1963).
5. Sparrow E. M., Jonsson V. K., Radiant Emission Characteristics of Diffuse Conical Cavities, J. Opt. Soc. Amer., 53, p. 816 (1963).
6. Schmidt E., Eckert E., Uber die Richtungs-verteilung der Warmestrahlung, Forsch. Gebeite Ingenieurwesen, 6 (1935).
