Самые распространенные тепловые машиныИз всех тепловых машин наиболее широкое распространение получили те, в которых рабочее вещество в различных точках цикла претерпевает фазовые переходы от испарения до конденсации. Рассмотрим устройство такой системы, напоминающее обычную мощную паровую турбину, используемую для выработки электроэнергии. В этом случае солнечный нагреватель как бы выполняет функцию парового котла. Такие системы к настоящему времени претерпели значительные изменения, стали более сложными и совершенными, их к. п. д. сейчас достигает 40%, то есть около 60% к. п. д. В последнее столетие разработано множество интересных разновидностей термодинамических циклов и средств для их практического осуществления, останавливаться на которых здесь не имеет смысла. В начале этой главы мы рассмотрели вопрос о том, сколько энергии требуется сообщить тепловой машине, чтобы она выполняла необходимую работу, и увидели, что никакими путями на выходе машины нельзя получить энергии больше, чем это соответствует к. п. д. Карно. В настоящем же разделе мы показали, что на практике к. п. д. простой тепловой машины в лучшем случае составляет половину к. п. д. Карно. И это необходимо иметь в виду, когда нам придется рассматривать возможности машин для получения энергии с помощью солнечной радиации. Особенности работы комбинированных систем машина - коллектор. При создании систем, в которых тепловые машины комбинируются с коллектором солнечной энергии, возникают значительные трудности. Как мы видели, повышение максимальной температуры в цикле приводит к увеличению к. п. д. машины, однако из гл. 5 нам известно, что к. п. д. плоского коллектора при повышении температуры снижается. Уравнения наглядно иллюстрирующие этот факт, можно переписать таким образом, чтобы выразить к. п. д. коллектора как отношение получаемой от коллектора энергии к общему количеству падающей на него солнечной энергии.С повышением температуры Т для любого значения Р величина г]м увеличивается, а г]к - уменьшается. Результирующее значение к. п. д. сначала повышается, а затем падает. (Приведенные кривые свидетельствуют о том, что подобная система, состоящая из коллектора и машины, имеет очень низкий к. п. д.) Если представить систему, в которой все время поддерживалось бы максимальное значение к. п. д., то ее выходная мощность будет меняться в зависимости от входной мощности. Мы видим, что в условиях тропического полудня с 1 кв.м поверхности коллектора можно получить лишь 20-40 Вт. Как показывают расчеты, ежедневная производительность установки даже в середине лета в тропиках лишь немного выше 100 Вт/кв.м. Следовательно, использование тепловых машин в сочетании С плоскими коллекторами для получения высоких мощностей не экономично, поскольку в этом случае необходимы коллекторы исключительно больших размеров. Тем не менее подобные системы уже используются для таких, например, целей, как перекачка воды и энергоснабжение удаленных радиостанций. Примером могут служить изготовленные в Италии устройства «Сомор», выходная энергия которых в зависимости от размеров коллекторов может достигать 5 кВт, В некоторых машинах (в том числе в ряде модификаций устройства «Сомор») плоские коллекторы используются вместе с зеркальными концентраторами, предназначенными для усиления интенсивности солнечной радиации, падающей на поглотитель коллектора. Это еще одно из применений мощных концентраторов, которые мы рассмотрим в следующем разделе. Применение простейших концентраторов не требует регулировки положения коллекторов в соответствии с кажущимся перемещением солнца. Например, при интенсивности падающей на коллектор с нейтральным поглотителем солнечной радиации 800 Вт/кв.м и коэффициенте концентрации максимальная выходная мощность системы коллектор - машина составляет около 80 Вт/кв.м. (Следует отметить, что примерно 90 из 800 Вт/кв.м приходится на долю рассеянной составляющей, которая не попадает на коллектор при отражении от поверхности концентратора.) Обратите внимание: не секрет, что чем крупнее город, тем хуже состояние экологии, как в нем, так и во всей области. Вода - важнейший источник жизни на земле. Чистая вода положительно сказывается на здоровье и самочувствии человека. Очистка воды в Санкт-Петербурге именно поэтому уже много лет занимает умы ученых и разработчиков очистительных сооружений. |
||
