Improving the Solar Collector Base Model for PVT System

Abstract

У статті запропонована основа загальної моделі теплового обміну сонячного колектора і розглянуто найбільш важливі параметри для процесів тепловіддачі, такі як коефіцієнт теплової конвекції води, швидкість і потужності потоку води, які в основному визначаються параметрами системи та швидкістю потоку рідини, а також ґрунтуючись на експериментальних дослідженнях даних систем. У запропонованій моделі пропонується враховувати турбулізацію потоку рідини, а також вибрати найбільш ефективний режим руху рідини, а, отже, і швидкість потоку рідини для перенесення тепла. У статті коротко представлені методи збільшення кількості теплоти, що відводиться від поверхні сонячного колектора, за рахунок потоку сумарної сонячної радіації, а також методи оптимізації для різних градієнтів температур. Аналіз отриманих результатів показує, що методи збільшення ефективності відведення тепла від поверхні, яка відповідає досягненню максимальної відібраної потужності, сильно залежать від швидкості потоку рідини та градієнта температур. Визначено найбільш оптимальні значення градієнта температур на основі аналітики швидкості потоку рідини і величини відібраної потужності.

The paper proposes a framework of a general model of the thermal exchange of the solar collector and reviews the most important parameters for the heat-transfer processes such as the coefficient of thermal convection of water, the water flow rate and water flow power which are mainly determined by the system parameters and fluid flow rates and also based on experimental studies of the systems. In the model under consideration, it is proposed to take into account the turbulence of the fluid flow, as well as to choose the most effective mode of fluid motion, and, consequently, the fluid flow rate for heat transfer. Methods for increasing the amount of heat, which is removed from the surface of the solar collector, coming to it, at the expense of the total solar radiation, as well as methods of optimization for different temperature gradients are briefly presented in this article. An analysis of the results shows that methods for increasing the efficiency of heat removal from the surface, which corresponds to the achievement of the maximum power withdrawn, strongly depend on the fluid flow rate and temperature gradient. The optimal values of the temperature gradient are identified based on analytics of the fluid flow rate and magnitude of power withdrawn.