Dokument ma'lumotlari

Narxi 15000UZS
Hajmi 2.8MB
Xaridlar 0
Yuklab olingan sana 15 May 2023
Kengaytma docx
Bo'lim Diplom ishlar
Fan Fizika

Sotuvchi

Bohodir Jalolov

Ro'yxatga olish sanasi 10 May 2023

77 Sotish

Quyosh-bioenergiyasidan foydalanib issiq suv olish qurilmasini ishlab chiqish va teplofizik jarayonlarini tadqiq etish

О‘ZBEKISTON RESPUBLIKASI OLIY VA О‘RTA MAXSUS TA’LIM VAZIRLIGI QARSHI DAVLAT UNIVERSITETI FIZIKA-MATEMATIKA FAKULTETI FIZIKA KAFEDRASI “5140200— Fizika” ta’lim yо‘nalishi bо‘yicha bakalavr darajasini olish uchun Quyosh-bioenergiyasidan foydalanib issiq suv olish qurilmasini ishlab chiqish va teplofizik jarayonlarini tadqiq etish mavzusida yozgan BITIRUV MALAKAVIY ISHI Qarshi – 20 yil 1 Mundarija Kirish……………………………………………………………..... .......................3 I bob. Quyosh energiyasi va undan samarali foydalanish……………………...7 1.1 Quyosh energiyasidan effektiv foydalanish va uning iste’mol samaradorligini takomillashtirish masalalari…………………………………………………….7 1.2. Quyosh energiyasidan foydalanib issiq suv olinadigan geliokollektor qurilmalari to’g’risida sharh……………………………………………...……….11 II bob. Quyosh energiyasidan foydalanib issiq suv olishga mo’ljallangan kollektorda issiqlik almashinuvi……………………………………………...23 2.1 Quyosh suv isitish kollektorlarida issiqlikni saqlash, taqsimlash va iste’molning tizimlari……………………………………………………………..23 2.2 Quyosh energiyasidan foydalanib issiq suv olinadigan kollektorning radiatsion va issiqlik fizikaviy masalalari………………………………………………….27 III bob. Muborakneftgaz MCHJ yordamchi xo’jaligida qurilgan quyosh- bioenergiyasidan foydalanib issiq suv olinadigan geliokollektorning issiqlik fizikaviy va energetik xarakteristikasi………………………………………….32 3.1 Ikki konturli quyosh-bioenergiyadan foydalanib suv isitish kollektorida issiqlikni yig’ivchi konstruksiyasini optimallashtirish…………………………32 3 .2 Quyosh bioenergiyadan foydalanib issiq suv olinadigan ikki konturli geliokollektorda issiqlik miqdorini va issiqlik balansini aniqlash………………38 Xulosa............................................................................................................... ......48 Shartli belgilar.............................................................................................. .........50 Foydalanilgan adabiyotlar va internet saytlari................................. ...............51 2 KIRISH Respublikamiz Prezidenti SH. M. Mirziyoyev “2017-2021 yillarda qayta tiklanuvchi energetikani yanada rivojlantirish, iqtisodiyot tarmoqlari va ijtimoiy sohada energiya samaradorligini oshirish chora - tadbirlari dasturi to’g’risidagi 2017- yil 26 – mayda chiqargan qarorlarida va Mamlakatimiz birinchi Prezidenti I. A. Karimovning 2013 yil 1 mart “Muqobil energiya manbalarini yanada rivojlantirish chora – tadbirlari to’g’risidagi” gi PQ – 4512 farmonlarida “Quyosh energiyasidan amalda foydalanish uchun O’zbekistonda yaratilgan shart – sharoit va mavjud imkoniyatlar mazkur mintaqada bu sohadagi ilg’or tehnologiyalarni nafaqat Respublikamizda, balki butun Markaziy Osiyoda tajriba tariqasida joriy etish maydoni sifatida foydalanishga asos bo’lib xizmat qiladi deb belgilab qo’yilgan [1,2] Aholini yil davomida issiq suvga bo’lgan talabini e’tiborga olib, yuqori samarali quyosh – suv isitish qurilmasini ishlab chiqarish va tajriba sinovdan o’tkazish hamda joriy etish bilan sarflanadigan yoqilg’i – energiya resurslarini tejashga erishish ustida tadqiqotlar olib borish issiqlik fizikasi yo’nalishi mutaxasislari oldidagi vazifalardandir. B itiruv M alakaviy I shi mavzusining dolzarbligi: Hozirgi kunda jahon miqyosida tabiiy yoqilg’i – energiya resurslarini tejab tergab foydalanish va shu asosda atmosfera sofligini ta’minlashga erishish muhim masalalardan bo’lib qolmoqda. Mamlakatimizda zamonaviy texnika va texnologiyalarni takomillashib borishi va aholi sonining ortib borishi natijasida 2020 yilga borib hozirgi energiyaga bo’lgan talab 2 baravar ortadi. Shuning uchun energiya sarfini sezilarli darajada kamaytirishda, ekologik jihatdan toza, sarf harajatlar talab qilmaydigan quyosh bioenergiyasidan foydalanib ishlatiladigan suv isitish qurilmasini samarali variantini yaratish va undagi issiqlik almashinuv jarayonlarini tadqiq etish bilan yoqilg’i – energiya resurslarini tejashga erishish dolzarb masaladir. Shuning uchun quyosh suv isitish kollektori qurilmasini takomillashtirib, kompozitsion materiallardan tayyorlandi uning radiatsion, gidrodinamik va issiqlik fizikaviy jarayonlarini o’rganish bo’yicha tadqiqotlar o’tkaziladi. 3 B itiruv M alakaviy I shi ning tadqiqot maqsadi: Quyosh – suv isitish kollektorini samaradorligini oshirish maqsadida: 1. Quyosh-bioenergiyadan foydalanib suv isitish kollektorini nur qabul qiluvchi va nur yutuvchi sirtlarida issiqlik almashinuv, issiqlik tashuvchisining gidrodinamik xarakteristikasi tezligi, xarorat rejimlarini o’rganish va qurilma orqali issiqlikni atrofga sarf bo’lishini kamaytirish masalasini yechish; 2. Ikki konturli quyosh suv isitish kollektorlarida issiqlik almashinuv jarayonlarini takomillashtirishda nur qabul qiladigan yuzasi ortishi natijasida suv almashinuv yuzasining shakllarini o’zgartirish va issiq suv turbulent oqim rejimini o’rganish. 3. Ikki konturli quyosh suv isitish kollektoridagi issiqlik almashinuvini jadallashgan rejimini ishlab chiqish va undagi gidrodinamik va issiqlik almashinuvi jarayonini tadqiq etish. B itiruv M alakaviy I shi ning tadqiqot vazifalari: Kompozitsion materiallardan tayyorlangan ikki konturli quyosh suv isitish kollektorida issiqlik almashinuvi jadallashtirishga mo’ljallangan yuzalarni qo’llash masalalarini tadqiq etish. Ikki konturli quyosh bioenergiyadan foydalanib suv isitish kollektorida nur qabul qiladigan yuzasi ortishi natijasida quyosh – suv isitgichini samaradorligi 1,5- 2 baravar oshadi. Bu qurilmada qo’llanilgan yuzalardan foydalanib issiqlik fizikaviy tadqiqotlar otkazish muhimdir. Ikki konturli quyosh suv isitish kollektorida nur energiyasi ta’sirida issiqlik berilishini oshirishda kollektorining teplofizik jihatdan va issiqlik almashinuvini jadallashtirish xususiyatlarini xisobga olib tadqiqotlar o’tkazish va ishlab chiqarishga tavsiya etiladi. Quyosh bioenergiyadan foydalanib suv isitish kollektorida issiqlik almashinuvini jadallashtirishda sistemani tiniq yuzasini joylash burchagi va nur energiyasini qabul qilib issiqlikka aylantiruvchi quvurlarni kompozitsion materiallarni teplofizik xarakteristikasini tadqiq etish usuli qo’llanilishi xisobidan issiqlik almashinuvi samaradorligini oshirishga erishish va energiya sarfi miqdorini yilning qish oylarida qo’shimcha bioenergiyadan foydalanish xisobidan yoqilg’i energiya resurlari iqtisod qilinadi. Demak yuqori samarali quyosh bioenergiyadan foydalanib suv isitish kollekorini ishlab chiqish va uni issiqlik fizikaviy va 4 energetik jihatdan xisoblash mavzudagi tadqiqotlarni o’rganish va yechimni chiqarish vazifalaridan iboratdir. Mavzuning o’rganilish darajasining qiyosiy tahlili: Yassi qoplamali quyosh-suv isitgichlarini bir necha variantlari rivojlangan xorijiy mamlakatlar (Xitoy, AQSH, Germaniya, Fransiya, Turkiya, Ukraina, Gallandiya va boshqalar)da shuningdek Respublikamiz olimlari professorlar R.R.Avezov, J.N.Muxiddinov, R.N.Avezova, J.N.Axatov, K.A.Samiyev va boshqalar. Tomonidan mukammal o’rganilgan [3,4,5,6,7,9,13,19,26] Ammo yassi quyosh suv isitish kollektori quvirparidan qish oyli samarali foydalanish jarayonida issiq suv oqimini turubilent rejimdagi gidrodinamik va issiqlk almashinuv tizimlari o’rganilmagan shuning sistemasi sifatida biogaz qozon qurilmasidan uzatiladiga issiq suvdan foydalanish jarayonlari tadqiq etilmagan. B itiruv M alakaviy I shi ning Ilmiy yangiligi: Ikki konturli quyosh- bioenergiyadan foydalanib yassi suv isitish kollektoridagi girodinamik issiqlik almashinuvi sistemadagi issiqlik fizikaviy va energetik jarayonlarni suv oqimining rejimi issiqlik berishning ratsional jadallashtirish usuli aniqlandi va issiq suv oqimining turbulent rejimida issiqlik almashinuvi bo’yicha tadqiqotlar o’tkazildi. Tadqiqot predmeti va obekti: Issiqlik berilishi jadallashtirilgan ikki konturli quyosh-bioenergiyadan foydalanib yassi suv isitish kollektori uchun issiqlik balansi xamda sistemadagi issiqlik almashinuvini o’rganish bo’yicha nazariy va eksperimental tadqiqotlar o’tkazildi. Quyosh-bioenergiyadan foydalanib yassi suv isitish kollektorining ikki konturli loyixasi Muborakneftgaz MCHJ yordamchi fermer xo’jaliklarida, joriy etib tajriba sinovdan o’tkazildi. Tadqiqotning ilmiy ahamiyati: Ikki konturli quyosh-bioenergiyadan foydalanib suv isitish qurilmasidagi gidrodinamik, issiqlik almashinuvi, teplofizik va energetik xarakteristikalari bo’yicha olingan tajriba va nazariy tadqiqotlar asosida olingan natijalarga muvofiq ikki konturli quyosh-bioenergiyadan suv isitgich kollektori ishlab chiqildi va Muborak neftgaz MCHJ dagi yordamchi chorvachilik binosini issiq suv bilan ta’minlash jarayonlari tadbiq etildi. 5 Shuningdek ikki konturli quyosh – suv isitish kollektorini ishlab chiqish masalalari bilan shug’ullanadigan mutaxasislar, geliotehnika va issiqlik tehnikasi sohasi bo’yicha ilmiy tadqiqot ishlari olib borayotganlar, muhandis tehnik, fizika va issiqlik energetikasi bitiruvchi kurs talabalarini BMI bajaruvchilari uchun mo’ljallangan “Avtonomlashtirilgan quyosh-bioenergiyadan foydalanish asosida suv isitgich kollektori” o’quv uslubiy qo’llanma tayyorlandi. Tadqiqot natijalari Qarshi Davlat Universitetining Fizika – Matematika fakulteti Fizika yo’nalishi talabalariga “Quyosh bioenergiyasidan foydalanishning fizik asoslari va gelioenergetik resurslar fizikasi” talaba tanlov fanlaridan ma’ruza, labaratoriya va amaliy mashg’ulotlarini o’tkazishda qo’llaniladi. 6 I bob. Quyosh energiyasi va undan samarali foydalanish 1.2 Quyosh energiyasidan effektiv foydalanish va uning iste’mol samaradorligini takomillashtirish masalalari. Yer yuzida kuzatilayotgan global ekologik muammalar: iqlimning o’zgarishi, ozon qatlamining siyraklashuvi, kislotali yomg’irlar, atmosferaning zaharli gazlar bilan to’yinishi, atrof – muhitni radiatsion ifloslanishi kabi qator masalalari aynan energiya ishlab chiqarish va uni istemol qilish jarayoni bilan bog’liqdir. Tabiiyki energiya istemoli miqdori bir tomondan yer yuzida aholi sonining oshishi bilan bog’liq bo’lsa, ikkinchi tomondan bu aholining yashash farovonligining o’sishi bilan bog’liq. Hozirgi kunda dunyo bo’yicha kishi boshiga yiliga o’rtacha hisobda 2 kVt soat energiya to’g’ri keladi, vaholangki, u normal farovon hayot kechirish uchun bu miqdor yiliga 10 kVt soatni tashkil qilishi lozim hisoblanadi [ 5 ]. Yer yuzida mavjud energiya manbalari asosan ikki turga ajraladi: qayta tiklanmaydigan va qayta tiklanuvchi. Energiyaning qayta tiklanmaydigan manbalariga yoqilg’ining qazib olinuvchi turlariga asosan neft, gaz, ko’mir, torf kiradi. Qayta tiklanuchi energiya manbalariga biosferada doimiy ravishda mavjud bo’lgan energiya turlari: quyosh shamol, biomassa, okean va dengiz to’lqinlari, hamda daryolarning gidroenergiyalari kiradi. Energiyaning qayta tiklanuvchi va qayta tiklanmaydigan turlari yer biosferasiga ko’rsatadigan ta’sirlariga qarab bir – birlaridan prinsipial farq qiladi. Energiyaning qayta tiklanmaydigan manbalarini qo’llash atrof – muhitning qo’shimcha ravishda qizishiga olib keladi, ya’ni ularning energiyasi hisobiga Quyosh tomondan qizdirilayotgan planetamizning qo’shimcha ravishda qizishiga sababchi bo’ladi. Shuning uchun energiyaning bunday turlari qo’shiluvchi energiya turlari deb ham ataladi. Shuningdek energiyaning qayta tiklanuvchi turlari energiyaning qo’shilmaydigan turlari ham deb ataladi. Chunki bunda manbadan qanchalik miqdorda energiya olinsa, u shuncha qilib qaytariladi. О‘zbekiston Respublikasi birinchi Prezidenti I.A.Karimovning 2013-yil 22- noyabr kuni Toshkentdagi Simpoziumlar saroyida Osiyo Quyosh Energiyasi 7 oltinchi forumida “Quyosh energiyasi texnalogiyalarini rivojlantirish tendensiyalari va istiqbollari” mavzusidagi yig‘ilishida “Quyosh energiyasi – kelajak energiyasi” nomidagi ma’ruzalarida. Qayta tiklanadigan energiyaning eng samarali va istiqbolli manbai sifatida quyosh energiyasini rivojlantirish loyihalariga investetsiya yо‘naltirishni yanada kuchaytirish bilan ilmiy va tajriba- konstruktorlik ishlanmalarini har tomonlama jadal rivojlantirish kо‘rsatib о‘tildi [2]. Qayta tiklanadigan energetikaning zamonaviy tehnologiyalarini joriy etish bo’yicha olib borilgan tadqiqotlar shundan dalolat beradiki, har bir mamlakatda qayta tiklanadigan energetika tehnologiyalarini rivojlantirish va joriy etishga erishish borasida samarali tadqiqotlar olib bormoqda. So’ngi yillarda o’tkazilgan tadqiqotlar O’zbekistonda qayta tiklanadigan energetika tehnologiyalarini keng miqyosida rivojlantirishga yordam beradigan mexanizmlarni identifikatsiyalash, shuningdek bu boradagi kamchiliklarni aniqlash xamda bartaraf etish bo’yicha qator tavsiyalarni tayyorlash imkonini beradi. Quyosh energiyasi bilan isitish tizimi: aktiv va passiv tizimlari bilan farqlanadi. Aktiv QITning xarakterli belgisi shundan iboratki, unda quyosh energiyasi kollektor (QEK) issiqlik akkumulyator energiya manbai (KEM) issiqlik almashtirgichli ( ikki konturli tizimlarda ), suv yoki havo uzatgichdir. Passiv tizimlarda esa QEK va issiqlik akkumulyatori vazifasini binoning to’siq konstruksiyalari bajaradi, quyosh energiyasi bilan isitilgan havoni uzatish esa odatda tabiiy konveksiya yo’li bilan amalga oshiriladi. Passiv sistemalarda binoga uning katta oynasi orqali tushayotgan quyosh nurini janub tomonga bino devorlari va poli bevosita tutib olishini taminlashga mo’ljallangan bo’ladi, uning issiqlik to’plash va saqlash miqdori devor, pol suv to’ldirilgan idish massasiga bog’liq yoki binoning janub tomonida o’rnatilgan qurilma, bino ichiga issiqlikni uzatish qurilmasi miqdoriga va sifatiga bog’liq [5]. Tungi yoki quyosh bo’lmagan vaqtlarda binoning issiqlik yo’qotishini kamaytirish uchun binoning yorug’lik qaytaruvchi yuzasida issiqlikni tutib 8 qoladigan issiqlik izolyatori bilan (to’siqlar va boshqalar) xam jihozlanishi tavsiya qilinishi mumkin. Izolyasiya darajasi yuqori bo’lgan, quyosh nuri ko’p miqdorda bo’lgan va tashqi havoning o’rta meyyorda bo’ladigan xududlarda passiv quyosh bilan isitish tizimi (QIT) dan foydalanish iqtisodiy jihatdan maqsadga muofiqdir. Passiv QIT dan eng samarali foydalanish uchun binoning janub tomonidagi devorlari qoramtir beton bo’lganda va janubga qaragan katta oynalar bo’lganda, bin ova shifti o’rtasida havo sirkulyatsiyasi uchun yetarli oraliq bo’lganda issiqlik to’plash samaradorligi yuqori bo’ladi. (1.1.1 – rasm). Bunda sistemaning foydali ish koeffisenti 40 % gacha borishi mumkin. Passiv QITdan foydalanganda binoning issiqlik izolyasiyasi sifatiga, issiqlikni saqlab turish talablariga javob berishiga ham e’tibor berish kerak. 1.1.1-rasm. Passiv quyosh sistemasi bilan isitiladigan binoning oynalangan janubiy tomoni va issiqlik to’plagich devori oralig’ida havoning tabiiy sirkulyasiyasi. 1. Bino. 2. Issiqlik to’plagich. 3. Oyna. Hozirgi vaqtda, aktiv quyosh sistemalaridan ko’proq foydalaniladi. QEK (quyosh energiyasi kollektori) konturidagi issiqlik tashuvchi turiga qarab suyuqlikli va havo tizimliligi bilan farqlanadi. QEKda issiqlik tashuvchi suyuqlik yoki suv bo’lishi mumkin, jumladan , 40-50 % li etilen yoki propilenglikol eritmasi gazsimon 9 simolasi organik issiqlik tashuvchi va boshqa bo’lishi mumkin. Issiqlik tashuvchilarning har bir ma’lum afzalliklarga va nuqsonlarga ega bo’lishi mumkin. Masalan, havodan foydalanilganda muzlab qolish va zanglash muommasidan hal qilinadi, qurilma massasini yengillashtiradi, suyuq issiqlik tashuvchining sizib chiqishidan ko’riladigan zararni bartaraf qiladi va hokazo, ammo havoni QITning issiqlik bilan ishlaydigan qurulmalar suv isitish quyosh kollektorlarga qaraganda ancha past. Shuning uchun ham suv shu vaqtgacha ishlatilib kelinayotgan QIT qurilmalarida ko’pincha issiqlik tashuvchi bo’lib xizmat qiladi. 1.1.2 va 1.1.3 – rasmlarda havo va suv bilan ishlaydigan geliosistemalarning principal sxemalari berilgan. Bino ichida issiqlikni ventilyasiya sistemalari bilan taqsimlaydigan (havo bilan isitish quyosh sistemasi) qurilma issiq suvli zmevik bilan jihozlangan. Issiqlik tarqatuvchi panelga joylashtirilgan bo’lib, radiator va konvektor shakliga ega, haroratli issiqlik tashuvchi bo’lib, xizmat qilishi mumkin. 1.1.2 – rasm. Havoni isituvchi quyosh qurilmasi tizimining principal sxemasi. 1. Quyosh energiyasi kollektori; 2. Shag’alli issiqlik akkumulyatori; 3. Ventilyator; 4. Sozlovchi klapan; 5. Qo’shimcha issiqlik manbai. 10 1.1.3 – rasm. Isitish va issiq suv ta’minoti suyuqlik quyosh tizimining sxemasi. 1. Quyosh energiyasi kollektori; 2. Quyosh energiysi kollektori konturidagi issiqlik almashtirgich; 3. Issiqlik akkumulyatori; 4. Qo’shimcha energiya manbai; 5. Bino; 6. Nasos; 7. Aralashtiruvchi jo’mrak; 8. Issiq suv ta’minoti konturidagi issiqlik almashtirgich; Binoni isitish va issiq suv bilan ta’minlash quyosh qurilmalari issiqlik uzatish kombinasiyalashgan gelioyoqilg’i tizimi tarkibiga kirib, istemolchini quyosh energiyasi hisobiga yillik issiqlik ehtiyojini to’la qoplashga xizmat qiladi. Issiqlikni rezerv manbai mo’ljaldagi issiqlik ehtiyojini to’la qoplashga xizmat qilishi kerak. Ayrim xollarda esa, gelioqurilmalar unumdorligidan to’la bo’lmagan miqdorda foydalanib, qolgan qismini zaxirada saqlash imkoniyati ham yaratilishi mumkin. Buning uchun binolar hozirgi zamon issiqlikni tejash va energiyani saqlashning zamonaviy talablariga to’la javob beradigan bo’lishi, uning barcha elementlari va gelioqurilmasi jihozlari ayniqsa puxta loyihalashtirilgan bo’lishi kerak. Sanab o’tilgan barcha shartlarga to’la rioya qilingan taqdirda quyosh energiyasidan foydalanish samaradorligining eng yuksak darajasiga erishish mumkin. 1.2. Quyosh energiyasidan foydalanib issiq suv olinadigan geliokollektor qurilmalari to’g’risida sharh. Eng ko’p tarqalgan past potensialli quyosh issiqlik qurilmalariga suv isitgichlari kiradi. Birinchi quyosh suv isitgichi Shvetsiariyalik fizik gorasiyam Beshdikom Sosyuroy tomonidan yaratilgan [21]. U quti ichidagi issiqlikni 313 0 K gacha 11 yetkazgan. Angliyalik Astronom Jon Bernil xuddi shu turdagi qurilmalarda qishda temperaturani 353 0 K gacha yetkazgan. [21]. Quyosh suv isitgichlari va boshqa past potensialli issiqlik qurilmalari O’zbekistonda ham ishlatila boshlandi. Ularning ixtirochisi Trofimov temir listlar va temir trubalaridan qozon tayyorlaydi. Yig’ilgan kollektorga trubalarning ikki tomoni ham payvand qilinadi. Temir listlar tayyorlangan vaqtlarda suvni zigzaksimon aylantirib turish uchun ichkarida tutashtiriladi. Suvning yuqori kengligi bu xolatlarda 25 mm dan ko’p bo’lmasligi kerak. Quyosh kollektori tez qizishi uchun yalpoq qilingan metall taglik maydoni 3 m 2 qilib tayyorlangan. B.V.Petuxov [8] dush va hammomlar uchun trubali turdagi suv isitgichlardan bir nechtasini konstruksiyalashtirdi. Bu quyosh suv isitish kollektorida suvning harorati 323 – 328 0 K ga yetadi. Bu isitish qozonlari o’qi bilan po’lat trubalar, issiq qutichaga aloqasi bo’lmagan xolda kenglikdagi oraliqda teriladi. Trubalar temirdan yasalgan issiq quti ichiga teriladi. Trubaning uchlari kollektorga tutashadi. Gohida trubalar temir listlarga payvand qilinadi. B.V.Petuxov tomonidan ishlab chiqilgan metal list taglik – trubali suv isitish quyosh kollektorining ko’ndalang kesimi quyidagi 1.2.1 – rasmda keltirilgan. 1.2.1 – rasm. Petuxovning trubali quyosh suv isitish kollektorini ko’ndalang kesimi. 1 - yon tomondagi qoplama, 2 - metal list ustida joylashtirilgan trubalar, 3 - shisha qoplamlar, 4 – yassi suv isitish qurilmasining issiqlik saqlovchi qismi va rasmda truba, 5 – list tipidagi quyosh kollektorining elementlari keltirilgan. 12 1.2.2 a – rasm. Truba – list tipidagi quyosh suv isitish kollektori. 1 – yuqori gidrovlik kollektori, 2 – pastki gidrovlik kollektor, 3 – bir-biridan W masofada joylashgan H – ta trubalar, 4 – nur yutuvch list, 5 – trubalarni birlashmasi, 6 – trubalarni ichki tuzilishi, 7 – issiqlik saqlovchi qatlam. 1.2.2 b – rasm. Geliokollektorli nur yutuvchi qismiga tushgan quyosh energiyasi ta’sirida temperatura taqsimlanishi. 1.2.2 b – rasm. B.V.Petuxov tomonidan ishlab chiqilgan trubali quyosh suv isitish kollektorining ko’ndalang kesimi: 1 – suv isitish trubalari joylashtirilgan metal listli yashik, 2 – metal list ustida joylashtirilgan trubalar, 3-4 – issiq suv kollektori 13 joylashgan metall list va trubalar joylashtirilgan yashikni issiqlik saqlash qismi va o’lchamlarini xarakterlanishi. 1976 – yilda Ashxabadda akkumulyator bakining hajmi 2.7 m 3 bo’lgan quyosh suv isitish qurilmasi qurilib tajribadan o’tkazildi. Bu qurilmada o’rnatilgan quyosh suv isitish kollektorining ish rejimining radiasion va tashqi havo haroratiga bog’liq o’rtacha samaradorligi: yoz oylari – 80 % , bahor – kuz oylari 30 – 60 % va qish oylari 10 – 25 % ni tashkil etgan [6]. Uning yassi yuzali kollektori yoz oylari 400 – 600 quyosh energiyasi qabul qiladi. Shu yillarda Toshkent dam olish uyida quyosh suv isitish kollektori 63 m 2 maydonli va issiq suv bak akkumulyatorining hajmi 5,2 m 3 bo’lgan, quyosh dush qurilmasiga joylashtirilgan trubasiz – lotin trubali quyosh suv isitish kollektori “issiq yashik” ko’rinishida tayyorlanib, unung osti, yon tomonlari issiq saqlovchi materiallar bilan o’ralgan bo’lib, isiydigan suv zikzaksimon oqim bilan xarakatlanadi. Bunday quyosh suv isitish kollektorlari janubiy yo’nalishda qiyalik burchakda o’rnatilgan bo’lib uning ichki qismi yassi metall list qoralak bilan bo’yalgan, suv oqimi zikzaksimon quvirlarda oqadi va ular ham qora lak bilan bo’yalgan bo’lib, tiniq yuzasi bir yoki ikki qavat shisha bilan qoplangan. Ammo bunday geliokollektor katta hajmda yasashni talab etadi va unga sarf – harajatlar ko’p ketganligi sababli qurilmani iqtisodiy samaradorligini pasaytiradi. Quyosh isitgichlari isitish pechlari yoki suv isitish qozonlari bilan paralell holda ishlaydi. Bunda issiq suv bak – akkumulyatori ham quyoshli suv isitgichlar bilan sirkulyatsiya quvirlari orqali bog’langan. Quyosh suv isitgich kollektori janub tomonga joylashtirilish, g’arb va sharqqa nisbatan nishablik 15 0 dan oshmasligi kerak. Geografik kenglikka bog’liq holda nishablik burchagi bir yilda 7 – 9 oyda hisoblab chiqilgan va tavsiya etilgan [15]. Masalan, Yerevan shahri uchun quyoshli isitgichning nishablik burchagi gorizantga nisbatan 40 0 ga teng, chunki bu shahar 40 0 ga kenglik atrofida joylashgan. Joyning geografik kengligi Tiblisi shahri uchun 42 0 ni, Ashxobod 14 shahri uchun 38 0 ni, Toshkent shahri uchun 42 0 ni va Olma-ota shahri uchun 43 0 ni Qarshi shahri uchun 39 0 ni tashkil etadi. Faqat yozgi ish mavsumi uchun quyosh isitgichlarining gorizantga nisbatan burchagini 10 – 12 0 ga kamaytirish mumkin. Quyoshli suv isitgichlarining odatdagi uy cherdaklariga ham o’rnatish mumkin. Faqat uy tomiga o’rnatilgan quyosh suv isitish kollektori janubga orientirovka qilingan bo’lishi kerak. 1990 – 2000 yillarda O’FA “Fizika quyosh” IICHB “ Fizika – texnika” institute olimlari professor R.R.Avazovlar rahbarliklarida quyosh suv isitish kollektorlarini bir necha konstruksiyalarini loyihalashtirilib ishlab chiqdilar [3]. Buxoro shahrida geliokollektorlar ishlab chiqarish zavodini ishga tushirdilar [8]. Bu zavodda ishlab – chiqariladigan quyosh suv isitish geliokollektorlari Toshkent shahridagi Ulug’bek posyolkasida 4 qavatli uyni isitish qurilmalari sifatida joylashtiriladi [3,16]. 2004 yilda esa O’R FA Fizika – texnika institute va Qarshi Davlat universiteti olimlari tomonidan quyosh uylari va dush qurilmalariga mo’ljallangan ikki konturli kombinasiyalashtirilgan quyosh suv isitish kollektori (IKQSIK - 140) ishlab chiqildi. Uning ko’ndalang sxemasi 1.2.3 – rasmda keltirilgan [3.16]. 1.2.3 – rasm. Ikki konturli geliosuvisitish kollektorining ishlash sxemasi. 15 1 – quyosh kollektori, 2 – kollektorni tiniq yuzasi shisha bilan qoplangan, 3 – tiniq yuza shisha ostiga qo’yilgan taglik, 4 – issiqlik almashinuvini hosil qiluvchi kontur, 5 – bakni birlashtiruvchi shlank, 6 – issiqlik saqlovchi hajmiy bachok, 7 – elektr qizdirgichning boshqarish sistemasi, 8 – elektr qizdirgichni boshqarish sistemasi, 9 – elektr suv qizdirgich, 10 – vodoprovoddan bakga sovuq suv uzatish trubasi, 11 – issiq suv berish trubasi, 12 – yerga ortiqcha tokni uzatish, 13 – teskari klapan, 14 – bak akkumulyatorga issiq suv to’plash konturi, 15 – bak akkumulyator. 2009 – 2010 yillarda O’ FA “ Fizika – Quyosh” IICHB, “Fizika – Texnika” institute olimlari professor R.R.Avazov [3,16] rahbarligida Qurilish gelioservis va Germaniyaning “gelioservis” firmasi hamkorlikda ishlab chiqargan quyosh suv isitish kollektori hamda “ Arabboy” geliokollektorlar ishlab chiqarish firmalari tomonidan ikki konturli geliosuvisitish kollektorli qurilmasini sodda va yuqori sifat – samaradorlik bilan ishlaydigan variantini (IKQSIK – 240) ishlab chiqdiar va bu qurilmani quyosh dushida foydalanish bo’yicha nazariy va tajribalar asosida natijalar olindi, hamda ishlab chiqishga tavsiya etildi. Ukraina Fanlar Akademiyasi issiqlik fizikasi institutida 2010 yil ishlab chiqilgan quyosh kollektori issiqlikni termik izolyasiya qilingan LSR materialidan foydalanib quyosh kollektoridagi trubalar orqali issiqlik yo’qolishini 1,5 marta kamaytirishga erishiladi. Shuningdek bunday quyosh kollektorni tiniq yuzasi shisha va maxsus kauchik bilan germetik qilib joylashtirilgan bo’lib, bunday quyosh kollektorlarini xizmat muddatini uzoqligi 2 baravarga uzaytirildi. Quyidagi 8 – rasmda quyosh kollektorining umumiy sxemasi va ishlash rejimini keltirilgan [13]. Shuningdek yassi quyosh suv isitish kollektori Izrail, Xitoy, Yaponiya, Avistraliya, Avstriya, Germaniya, Gresiya, Turkiya, va AQSHda uylarni isitishda keng foydalanilmoqda [10, 21, 22, 23]. 1.2.4 – rasmda Ukraina FAI issiqlik fizikasi institutida ishlab chiqilgan quyosh suv isitish kollektori va uni ishlash jarayoni keltirilgan. 16 1.2.4 – rasm. Ukraina FA Issiqlik Fizikasi Institutida ishlab chiqarilgan quyosh suv isitish kollektorining sxemasi. 1 – Quyosh kollektori, 2 – Isitiladigan suv, 3 – Bakdagi suv miqdori bilan quyosh kollektorini bog’lovchi boshqarish klapini, 4 – Bakdagi suvni temperaturasi O’zgarishini boshqaruvchi reley, 5 – bakdagi suvni xajmi bo’yicha uzatilishini xarakterlaydi. Bunday quyosh kollektorida quyoshli kunlarda 100 l suv 5 soat davomida 70 0 C gacha isitish quvvatiga ega bo’lib, quyosh kollektorini ishchi yuzasi 10 kv.m; Ammo bunday quyosh kollektorini tayyorlashda LSR materiallarini narxi qimmatligi va qurilish ishlari uchun sarf xarajatlar yuqori bo’lib, foydalanishga tavsiya etilsada uni joriy etishda muammolar yuzaga keladi. Shuningdek bunday bir konturli quyosh kollektorida issiq va sovuq suv tabiiy sirkulyasiyasi tufayli 17 qurilma quyoshli kunlarda ishlaydi. Quyosh kollektoridan (1) keladigan issiq suv issiqlik almashinuv suv bakiga qo’yiladi. (2) Issiq suv bakidan istemolchiga (uyni isitishga) yuboriladi. Bunday bir konturli quyosh kollektorini ishchi yuzasi 10 m 2 bo’lib issiq suv bakining hajmi 200 m 3 . Quyosh kun davomida tashqi havo temperaturasiga bog’liq holda 70 – 80 0 C gacha qizdirish quvvatiga ega. Shuningdek ikki konturli quyosh kollektori ham tajriba sinovidan o’tkazilgan. Bu qurilmada birinchi quyosh kollektoriva ikkinchi qo’shimcha dubler elektr qizdirgichdan tuzilgan. Bir konturli va ikki konturli quyosh kollektorlarining sxemasi 1.2.5 – rasmda keltirilgan. Sxemada 1 – quyosh kollektori, 2 – 3 – issiq suv baki, 4- 6– issiq suv istemolchisi (quyosh energiyasidan foydalanib isitiladigan bino), 5 – quyosh kollektori va issiqlik suv baki orasida trubalar orqali suv nasoslari. Bunday quyosh suv isitish kollektorlaridan passiv sistemani quyosh uylarida foydalanish mumkin. Ammo bunday quyosh kollektorlarni atroflarini o’ralmasi germetik bo’lmaganligi sababli atrof – muhitga issiqlik yo’qolishi 30 – 40 % ni tashkil etadi. Natijada quyosh – suv isitish kollektorini F.I.K pasayadi. Shuning uchun yassi quyosh suv isitish kollektori atrofidan issiqlik yo’qolishini kamaytirish quyidagi talablarga javob berish lozim. - Yassi quyosh suv isitish kollektori atrofidan uzatiladigan issiqlik miqdori - koeffisiyenti eng kichik qiymatga ega bo’lishi kerak; - kichik zichlikka ega bo’lish talab etiladi, Tashqi muxit ta’sirlari nisbatan chidamli bo’lishi kerak; Yassi quyosh suv isitish kollektor tagligi va atroflari penopoliuretan va polistirol shuningdek minerallardan yoki shisha tolalik paxtadan tayyorlash issiqlik saqlovchi qatlam bo’lishi kerak. Quyidagi yassi quyosh suv isitish kollektori uchun foydalanishga tavsiya etiladigan teploizolyasion materiallar quyidagi jadvalda keltiriladi [20]. 18 1.1.4 – rasm a – bir va b – ikki konturli quyosh suv isitish kollektorining sxemasi Issiqlik saqlovchi materiallar 1.2.1 - jadval Materiallar T 0 , C polistiral 0,035 80 0,02 Qamishpanel 0,032 80 0,29 Penopoliuretan 0,028 100 0,035 Penoplast 0,03-0,08 150 0,4-0,7 Polivinilxlorid 0,035 130 0,04-0,08 Poilmetakrilamid 0,029-0,035 160 0,03-0,02 Mineral paxta 0,038 200 0,145 Shisha tolali paxta 0,036 300 0,12 19 Shu asosda ishlab chiqilgan yassi quyosh suv isitish quyosh kollektori, kichik solishtirma massaga va yaxshi optik – teplotexnik xarakteristikaga ega bo’lgan holda tayyorlanadi. Bunday quyosh kollektorining F.I.K. 0,54 issiqlik yo’qotish koeffisiyenti teng bo’lib eng sifatli xisoblanadi. Va shunday quyosh kollektorining sxemasi 9 A,B – rasmda keltirilgan issiqlik ta’minotda talab etiladigan umumiy issiqlik miqdorining 50…70% issiq suv taminotiga sarflanadi. Issiq suv ta’minotida isitish ta’minotiga qaraganda qattiq mustahkamlik talablari qo’yilmaydi. Shuning uchun quyosh issiqlik taminotidan foydalanishda issiq suv ta’minoti afzalroq xisoblanadi. Quyosh issiq suv ta’minoti tizimlari 1, 2 va ko’p konturli tabiiy (termosifonli) yoki majburiy sirkulyasiyali bo’lishi mumkin. Tizimlarning asosiy elementlari quyosh kollektori suv isitgich va akkumulyatori – bak xisoblanadi (1.2.6 b – rasm)[13,15]. 1.2.6 – rasm. Tabiiy sirkulyasiyali quyosh issiq suv taminoti tizimlarini sxemasi: A va B bir konturli oquvchi, V – ikki konturli, 1 – quyosh kollektori, 2 – bak- akkumulyator, 3 – issiqlik almashtirgich, 4 – issiq va 5 – sovuq suv. Bak – akkumulyator quyosh kollektoridan balandroqda o’rnatiladi, zichliklar gradienti xisobidan suv tabiiy konveksiya ta’sirida sirkulyasiyalanadi. Ikki konturli tabiiy–konveksiyali tizimlarning (1.2.7 a,b -rasm) kamchiligi-suvni sirkulyasiyalanish tezligi kichik bo’lganligidan issiqlik samaradorligi past bo’lib xisoblanadi. Uning samaradorligini oshirish uchun majburiy sirkulyasiyadan foydalaniladi. Aktiv quyosh isitish tizimlarida quyosh kollektoridagi issiqlik 20 akkumulyatorga so’ngra xonaga uzatiladi, quyosh issiqligining yutilishini, akkumulyasiyalanishini va taqsimlanishini rostlash nazarga olinadi. Suvli isitish tizimlarning bak-akkumulyatorli ikki konturli tizimlari eng ko’p tarqalgan (1.2.7 rasm). Bunday tizimlarda tizimning ayrim qismlarini mustaqil rostlanishi ta’minlanadi, akkumulyatorningbaypas chizig’i 4; qo’shimcha issiqlik manbai 6 xisobidan akkumulyatorni qizib ketishiga yo’l qo’ymaydi. Kombinasiyalashtirilgan aktiv tizimlar isitish va issiq suv ta’minotini xam taminlaydi (1.2.7 B rasm). Ularda sarflanadigan suvni isitish uchun qo’shimcha issiqlik almashtirgichlardan foydalaniladi [5]. Aktiv quyosh issiqlik ta’minoti tizimlari qurilmaning ishlash rejimini avtomatik boshqarish tizimlari bilan ta’minlanishidir. Suv issiqlik tashuvchi sifatida ishlatilganda o’ziga yarasha kamchiliklarga ega: Tashqi havoning temperaturasi manfiy bo’lganda quyosh kollektoridagi suvni muzlab qolish ehtimoli, tizimning elementlarini korroziyalanishi. Shuning uchun birlamchi issiqlik tashuvchi sifatida ishlatiladi. 1.2.7 – rasm. Aktiv quyosh issiqlik ta’minoti tizimlarini sxemalari: A – ikki konturli isitish tizimi, B – uch konturli kombinasiyalashtirilgan issiqlik ta’minoti tizimi, 1 – quyosh kollektori, 2 – bak-akkumulyator, 3 – issiqlik almashtirgich, 4 – akkumulyatorning baypas chizig’i, 5 – uch yo’lli jo’mrak, 6 – qo’shimcha issiqlik manbai, 7 – nasos, 8 – xonag, 9 – xonadon, 10 – sovuq suv, 11 – issiq suvli bak-akkumulyator, 12 – qo’shimcha suv isitgich, 13 – issiq suv. Issiqlik ta’minotida issiqlik yuklamasi quyidagi yig’indi bilan aniqlanadi: 21 (1.2.9) Isitishda issiqlik yuklamasi (1.2.10) Bu yerda K b – keltirilgan issiqlik berish koeffisiyenti, V b – binoning isitilayotgan xonalarini hajmi, m 3 , t i , t t – ichki va tashqi havo temperaturalari, 0 C, n – vaqtning davri, C. issiq suv ta’minotida issiqlik yuklamasi. (1.2.11) Bu yerda G – 1 kishi uchun sutkalik issiq suvning sarfi, , m – yashovchilar soni, C c - suvning solishtirma issiqlik sig’imi, , t is , t ss – issiq va sovuq, suvni temperaturalari, 0 C, n k - n bakdagi kunlar soni. Quyosh kollektorida P vakda ishlab chiqarilgan issiqlik miqdori (1.2.12) Bu yerda - quyosh kollektorining termik f.i.k, - kollektor sirtining yuzasi, m 2 , Quyosh suv isitish kollektoridan samarali foydalanishi natijasida sarflanadigan yoqilg’i – energiya resurislarini tejashga erishilishi bilan bir qatorda atrof – muhitga chiqadigan turli xil gaz chiqindilarni tarqalishini oldini oladi. Ayniqsa vakuumli quyosh suv isitish qurilmalari (1.2.18 - rasm) dan foydalanish jarayonida bir, yilda atmosferaga bir ikki tonna karbonat angidirid, oltingugurt ikki oksidi gazi singari gazi singari gaz tarqalishini oldi olindi. Bunday issiq suv olish kollektoridan 50 – 70 % quyosh issiq suv bilan ta’minlashga erishiladi. 22 23 II bob. Quyosh energiyasidan foydalanib issiq suv olishga mo’ljallangan kollektorda issiqlik almashinuvi. 2.1 Quyosh suv isitish kollektorlarida issiqlikni saqlash, taqsimlash va iste’molning tizimlari. Isroilda quyosh energiyasidan foydalanishning eng ma’lum misollaridan biri mamlakatning istalgan joyidagi uylar tomlarida o’rnatilgan suv isitgichlari (boylerlar) dir. Maishiy ehtiyojdagi ko’p uchraydigan qurilma 150 l sig’imli issiqlik o’tkazmaydigan suv rezervuarlari va 2 m 2 maydondagi quyosh batareyasi yassi paneldan iborat, batareya quyosh energiyasini elektr energiyasiga va suvni isitadi, u esa nasossiz o’zi oqib rezervuarga tushadi. Bunday tizimlarning o’rtacha yillik samaradorligi taxminan 50 % ni tashkil qiladi. Shu tariqa bunday qurilma uning egasi yiliga taxminan 2000 (ya’ni elektr energiyasi qiymatini hisobga olganda tegishli so’mmani) tejash imkonini beradi. Quyoshli kunda qurilma boylerlar suv haroratini 60 0 C haroratiga qadar isitadi. Amalda bu qurilma egasi yilning asosiy qismi davomida zahiradagi elektr isitgichdan ( barcha boylerlarda u mavjud) foydalanmasligini anglatadi, chunki u yuvinish uchun issiq suvni “tekin” ga oladi. Katta sig’imli tizimlar (odatda nasoslar qo’llaniladi) ko’p qavatli binolar, sanoat korxonalarini suv bilan ta’minlashda qo’llaniladi [3,7]. Isroil davlati issiq mamlakat deb xisoblansada, bu yerdagi ayniqsa, Quddus boshqa joylar, shu jumladan, Negev cho’lida qish ancha sovuqdir. Biroq mamlakat iqlimi quyosh energiyasi yordamida turar joy binolarini passiv isitishga juda mosdir. Bu yerda qishda quyosh energiysi hisobiga issiqlikni saqlash mumkin bo’lgan turar joy uylarini loyihalash xaqida so’z bormoqda. Bunda uylar salqin bo’ladi. Qator mamlakatlarda ishlab chiqarilayotgan muqobil variant quyosh kollektorlarida sirkulyasiyalanadigan issiq suv elektr nasoslari va issiqlik akkumulyatorlarni talab qiladigan quyosh energiyasi yordamida qattiq isitish Isroil uchun iqtisodiy jihatdan samarasizdir, chunki mamlakatdagi qish mavsumi uzoq davom etmaydi. Passiv isitiladigan bino issiqlikni yaxshi saqlaydigan qoplama borligi harorat o’zgarishlarning oldini oladigan va tungi davrda issiqlik akkumulyasiyasi hisobidan ta’minlaydigan termal massa mavjudligi janubga 24 tomon joylashtirilgan derazalarning yetarlicha maydonga egaligi. Salqin iqlimli joylardagi an’anaviy “quyosh uyi” devorlarining tuzilishi quyidagicha bo’lishi mumkin: 1 sm qalinlikdagi shtukatura qatlami , keyin 10 sm li beton qatlam (issiqlik akkumulyasiyasini ta’minlaydi), 5 sm li issiqlik saqlovchi qatlam (penopoliuretan) va nihoyat mazkur mintaqada qabul qilingan issiqlik saqlovchi qatlamni himoyalash uchun bezovchi material. Tom uchun 10 sm li issiqlik saqlaydigan penopoliuretan qatlami nazarda tutiladi; janubga chiqadigan derazalar umumiy maydoni uy – joy maydonining taxminan 15 % ni tashkil qilishi kerak. Mamlakatning issiqroq joylarida derazalar maydoni tegishli ravishda kamaytirish mumkin. Barcha derazalar quyosh nurlarini tushushini cheklaydigan jalyuzi yoki to’siqlarga ega bo’lishi lozim. Quyosh energiyasidan foydalanishga mo’ljallangan aralash isitish tizimlari, qishloq turar joy binolarini va qishloq xo’jaligida ishlab chiqilgan va obektlarni issiqlik bilan taminlashga mo’ljallangan. Bunday tizimlarda asosan quyosh energiyasidan issiqlik tashuvchi sifatida esa suvdan foydalaniladi. Bunday qurilmalarda yillik energiya sarfi 10 % gacha kamayishi mumkin [14]. TRISOL tipidagi yakka tartibdagi uyni isitish tizimi quyosh energiyasi havo kollektori va issiqlik nasosidan iborat. Quyoshli kunda kollektorda isitilgan havo bevosita isitish uchun foydalaniladi. Sovuq kunlarda, havo haroratini isitish uchun yetarli bo’lmaganda, sovuq havo issiqlik nasosining bug’latuvchisiga yo’naltiriladi va shundan keyin kollektorga qaytadi. Quyosh issiqligi va issiqlik nasosining quvvati yetarli bo’lmaganda 2,5 kVt quvvatga ega bo’lgan elektr – isitgich ishga tushiriladi. Olmoniya olimlari tashqi devorlari va tomi yaltiroq issiqlik izolyasiyasi bilan qoplangan, uning ostida yutuvchi modullar bilan jihozlangan binolarni isitish uchun quyosh energiyasidan foydalanish metodini ishlab chiqdilar. Modullar xar qaysi qavatda bo’ladi. Ularning yutadigan quyosh energiyasi yo susaytiruvchi yoki kuchaytiruvchi qurilmalarda foydalaniladi. Kuchaytiruvchi qurilmalarda barcha energiya yoki uning qismlariga tegishli qavatdagi barcha modullarni birlashtiradigan qurilmaga uzatiladi. Yutish tizimining vazifasi nimadan 25 iboratligiga muvofiq quyosh energiyasi bilan isitish uchun yoki ayrim xonalarni sovutish uchun susaytiruvchi yoki kuchaytiruvchi qurilmalar yordamida foydalaniladi [21]. Shuningdek tizim issiqlik akkumulyatori bilan ham jihozlangan. Absorberdan havoga issiqlik uzatish yuqori energiyasi oz yo’qotadigan va tannarhi uncha qimmat bo’lmagan, quyosh kollektorlarini ham tavsiya qilinadi [5,15]. Absorber bir necha qavatli P o’g’or oynasidan iborat bo’ladi. Uning har bir qismida yuqoridan tushayotgan nurlar absorbirlashadi, bir qismi esa o’tkazib yuboriladi. Yuqori qatlamlari pastkilarini ajratib turadi, shu usulda uning issiqlik yo’qotishini bartaraf qiladi. Oddiy P o’g’or oynasidan foydalanilgani uchun kollektor arzonga tushadi. Isitish va issiq suv bilan ta’minlash quyosh issiqlik tizimi ham taklif qilinadi, unda egiluvchan materialdan yasalgan kollektorda isitilgan suvni yig’adigan to’ldirgich qattiq vannaga joylashtirilib, quyosh energiyasi kollektori qurilmasining birinchi konturiga ulangan. Qurilmada suvni to’ldirib turish uchun idish, birinchi kontur issiq suv bilan ta’minlovchi tizimda almashtirgich joylashtirilgan. Birinchi konturdagi suv sarfi va suv xarorati boshqariladi. Issiqlik uzatishning geliotizimdan tegishli tehnika iqtisodiy asoslarga muvofiq quyidagi holatlarda, qo’llanilishini tavsiya qilishimiz mumkin. Mavsumiy issiqlik bilan ta’minlash yoki yozgi vaqtda issiqlik istemolidan foydalanishning maksimal rejimida. An’anaviy issiqlik manbalari chiqariladigan energiya tannarhi yuqori bo’lganda. Kelib tushadigan quyosh radiasiyasi o’rtacha yillik miqdori yuqori bo’lganda va quyoshli kunlar miqdori katta bo’lganda. QEK qurilmasini joylashtirish uchun maydonchalar bo’lganda va bino konstruksiyasida QEK soya berib turadigan to’siqlar bo’lmaganda. Atrofdagi havo muhitining o’ta toza bo’lishiga talablar yuqori bo’lganda. Yoqilg’i – energetika resurslarini tejash maqsadida. Quyosh issiq suv ta’minoti tizimi (QISTT) ning asosan ikki xili bor [5,15] issiqlikni tabiiy uzatish (2.1.1 a – rasm) va issiqlikni tashuvchini majburan haydab 26 sirkulyasiya qilish (2.1.1 b – rasm) xillari. Agar quyosh energiyasi kollektor konturida va issiqlik bak – akkumulyatorda suv bo’lsa, QISTT bir konturli sxemada bajariladi. Issiqlik tashuvchining muzlab qolishining oldini olish maqsadida QEK konturida antifrizdan foydalanish mumkin, u holda antifrizdan suvga issiqlik almashtiruvchi (teploobmenik) orqali uzatiladi va QISTT ikki konturli sxema orqali bajariladi. (2.1.2 a – rasm) QISTT ning birinchi tipi odatda istemolchilar unga ko’p bo’lmaganda foydalaniladi, u holda issiqlik bak – akkumulyatori quyosh energiyasi kollektoridan yuqoriroq yerga joylashtirilishi kerak. Istemol miqdori katta bo’lsa, issiqlik suv sirkulyasiyasi uchun nasos kerak bo’ladi (2.1.2 b – rasm). 2.1.1 – rasm. Quyosh suv isitish qurilmalarida tabiiy tashuvchining (a) va majburiy (b) sirkulyatsiyasining printsipial sxemasi. 1 – quyosh energiyasi kollektori. 2 – issiq suv bak-akkumulyatori. 3 – nasos. 4 – aralashtirgich ventil. Gelioqurilmaning to’g’ri ishlash uchun ma’lum bir shartlarni bajarish zarur. Tizimni ish holatida saqlash bo’yicha asosiy qoidalardan biri tashqi muhit ta’siri ostida bo’lgan panellarni davriy ravishda tozalab turishdan iborat. Bunga tutashish joylari, muftalar, birikmalar va boshqalarni tekshirish kiradi. Shu bilan birga qurilmaning samarali ishlashini ta’minlovchi nazorat qurilmalari, harorat datchiklari va klapanlar ishlarini tekshirish zarur. Kuzgi, qishgi mavsum oldidan tekshirish o’tkazish va zarur bo’lsa, birlamchi konturda antifrizni almastirish zarur. Uncha katta bo’lmagan gelioqurilmalardan foydalanishda (misol uchun shaxsiy uylarda) foydalanuvchining o’zi davriy ravishda tizimini tehnik ko’rikdan o’tkazib 27 turish lozim. Katta qurilmalar ekspluatatsiyasi bilan ixtisoslashtirilgan tashkilotlar shug’ullanishi lozim bo’ladi. 2.2 Quyosh energiyasidan foydalanib issiq suv olinadigan kollektorning radiatsion va issiqlik fizikaviy masalalari. Quyosh energiyasidan foydalanish, isitish, issiq suv qishloq xo’jalik mahsulotlarini va qurilish materiallariga termik ishlov berish hamda quritish kabi va boshqa bir qancha muommolarni hal etish mumkin. Qurilish, loyihalash, issiqlik texnikasi va geliotexnika bilan bog’liq bo’lgan har xil masalalarni yechishda dastavval radiatsiya va meteorologik omillarning ta’sirini baholash aniqlash va ishonchliligi oshishi bilan hisoblash ishlarining hajmi yetadi. Radiatsiya va meteorologik ma’lumotlarni geliotexnika va issiqlik texnikasi masalalarini yechish uchun zarur bo’lgan ko’rinishga keltirish, tayyor emperik formula va koeffitsiyentlarni qo’llash hisoblashlarning hajmini ancha kamaytiradi. Muborak neft-gaz MCHJ yordamchi fermer xo’jaligida o’rnatilgan (IKQSIK- 240) quyosh suv isitish qurilmasi tiniq yuzasidan o’tuvchi quyosh radiatsiya (to’g’ri, sochilgan, qaytgan va yig’indi) va hisoblash formulalari, havo temperturasi va namligi, shamol rejimi va bulutlik haqida asosiy ma’lumotlar olindi. Quyoshdan nurlanayotgan energiyaga quyosh radiatsiyasi deyiladi. Yerga tushgan quyosh radiatsiyasining ko’p qismi issiqlikka aylanadi. Yer va atmosfera uchun amalda yagona energiya manbai bo’lib hisoblanadi. Quyosh radiatsiyasining yer shari bo’ylab taqsimlanishi va uning vaqt mobaynida o’zgarishi sof astronomik omillar, ya’ni yerning quyosh atrofida aylanish tekisligiga nisbatan yer aylanish o’qining og’ishi va yerning sutkalik aylanishi bilan aniqlanadi. Yer atmosferasining yuqori chegarasida gorizantal sirtga tushayotgan quyosh radiatsiyasi oqimi izolyatsiya deb ataladi va quyidagicha ifodalaniladi [12]. (2.2.1) Bu yerda (2.2.2) 28 , , T = 24 soat (2.2.3) - tushdan (kunning yarmida) hisoblanadigan vaqt. Sutka mobaynida yer atmosferasining yuqori chegarsida gorizantal sirtga tushuvchi quyosh radiatsiyasining miqdori sutkalik izolyatsiya deb ataladi va quyidagicha ifodalaniladi: (2.2.4) Bu yerda , - quyoshning chiqish va botish vaqti, bu kattaliklar bilan aniqlanadi. (2.2.2), (2.2.3) ifodalardan ko’rinadiki, ning qiymati faqat joyning jug’rofik kengligi va quyoshning og’ish burchagi ga bog’liq. Sutka davomida quyoshning og’ish burchagi va quyoshdan yergacha masofa juda kam o’zgaradi va ularni o’zgarmas deb olinsa, u holda ni qiymatlari quyidagicha aniqlanadi. (2.2.5) , (2.2.6) (2.2.7) Yer atmosferasining yuqori chegarasiga tushadigan quyosh radiatsiyasi, atmosferaga o’tib sochiladi va qisman yutiladi. Radiatsiya balansida to’g’ri quyosh asosiy ahamiyatga ega. To’g’ri quyosh radiatsiyasi deganda bevosita quyoshdan paralell nurlar dastasi ko’rinishida sirtga tushayotgan radiatsiya tushiniladi. Gorizantal sirtga tushayotgan to’g’ri radiatsiya oqimi (2.2.6) muvofiq aniqlanadi: (2.2.8) Ixtiyoriy tanlangan qiya sirtiga tushayotgan to’g’ri radiatsiya oqimi: (2.2.9) 29 Bu yerda (2.2.10) (2.2.11) Quyoshning va qiya sirtining azimutlari meridian tekisligidan boshlab hisoblanadi va janubiy nuqtadan soat mili yo’nalishida hisoblaganda musbat bo’ladi. Sochilgan radiatsiya deganda, quyosh radiatsiyasining atmosferada sochilishiga uchragan radiatsiyaga aytiladi. Vaqt birligi ichida yuz birligiga tushadigan sochilgan radiatsiya miqdori sochilish natijasida hosil bo’lishi uchun u to’g’ri radiatsiyani aniqlovchi omillarga bog’liq bo’lgan kattaliklar bilan topiladi. (2.2.12) qiya sirtlar uchun (2.2.13) Amaliy hisoblashlar uchun sochilgan radiatsiya xuddi izotop (nurlanish yo’nalishiga bog’liq bo’lmaydi) sifatida qabul qilinadi. Bulutsiz ochiq osmonda sochilgan radiatsiyaning taqsimlanishi izotop deb bo’lmaydi. Qaytgan radiatsiya yig’indisi radiatsiyasining to’shama sirtidan qaytgan qismini tavsiflaydi. Radiatsiyaning qaytgan qismini barcha o’tgan yig’indi radiatsiyaga nisbati to’shama sirtning qaytarish qobiliyati yoki albedosi deb ataladi [20]. Albedo ma’lum bo’lganda qaytgan radiatsiya quyidagi formula bilan hisoblanadi: (2.2.14) Albedoning o’zi esa ushbu munosabatdan aniqlanadi: 30 (2.2.15) Albedo odatda foizlarda ifodalaniladi: Qaytgan radiatsiya va albedo quyosh nurlarining tushish burchagiga bog’liq, shuning uchun tungi radiatsiya mavjud bo’lganda bu kattaliklar yaxshi namoyon bo’ladigan kunlik o’zgarishga ega. Sirtning albedosi uning rangiga, g’adur-budurligiga, namligiga va bulutliligiga bog’liq. Yig’indi radiatsiya asosiy radiatsiyali tavsif bo’lib hisoblanadi. U haqidagi ma’lumotlar iste’molchilarga ega ko’p ishlatiladi. Yig’indi radiatsiya oqimi deb to’g’ri sochilgan hamda qaytgan radiatsiya oqimlarining yig’indisiga aytiladi. (2.2.16) Qiya sirtlar uchun (2.2.17) Yig’indi radiatsiya tarkibidagi to’g’ri va sochilgan radiatsiyalar orasidagi munosabat quyoshning balandligi va ifloslanishiga bog’liq. Osmon bulutsiz paytlarida quyosh balandligining ortishi bilan sochilgan radiatsiya ulushi kamayadi. Atmosfera qanchalik tiniq bo’lsa sochilgan radiatsiya butunlay sochilgan radiatsiyadan iborat. Bulutlik mavjud bo’lganda yig’indi radiatsiya miqdorining tushishi katta oraliqda o’zgarib turadi. Uning eng ko’p tushishi bulutsiz ochiq osmonda kuzatiladi. To’g’ri va sochilgan radiatsiyani tushish intensivligining sutkalik o’zgarishi, tush vaqtida maksimumga ega bo’lgan juda aniq parabola bilan tavsiflanadi. Shuning uchun hisoblashlarda quyosh radiatsiyasini tushish intensivligining sutkalik o’zgarishini darajali munosabatlar orqali ifodalash maqsadga muvofiq bo’ladi. (2.2.18) Bu yerda: 31 Quyosh suv isitish qurilmasining tiniq yuzasiga tushadigan quyosh energiyasi tushishining hisobini vaqt o’tishi bilan quyosh radiatsiyasi tushishini aniqlashdan iborat va odatda chegaralangan Fure qatori ko’rinishida ifodalaniladi [25]. (2.219) Quyosh radiatsiyasi sutkalik tabiiy o’zgarishi uzlikli tavsifga ega bo’lib kunduzi sinusoyida o’zgaradi. Kechasi esa oraliqlar bilan uziladi. Shuning uchun quyosh radiatsiyasi o’zgarishini “kesik garmonik” ko’rinishda tavsiflash mumkin. Kesiklik darajasi quyoshning og’ishi bilan aniqlanadi. Muborak neft-gaz MCHJ yordamchi fermer xo’jaligida o’tkazilgan tajriba natijalari 2.2.1 – jadvalda keltirilgan. Bu qurilmadagi teplofizik hodisalarni o’rganish jarayonida pironometr, aktinometr, potinunometr va termopara singari asboblar yordamida ham quyosh radiatsiyasini, gelioqurilmaning ichki va tashqi harorati suv oqimining temperaturasini o’rganish bo’yicha tajribalar ham olib borildi va shu asosda quyosh suv isitish qurilmalarini loyihalashtiriladi. Quyosh suv isitish qurilmasi Muborak neft-gaz MCHJ yordamchi fermer xo’jaligida o’rnatilgan bo’lib (DKSU – 240) bu qurilmaning radiatsiyadan va teplofizik xaraktiristikasini nazariy va tajribalar asosida o’rganib, mavjud muommolarni yechish uchun ma’lumotlar olish borasidagi tadqiqotlar ushbu bitiruv malakaviy ishimda rejalashtirilgan. 32 III bob. Muborakneftgaz MCHJ yordamchi xo’jaligida qurilgan quyosh- bioenergiyasidan foydalanib issiq suv olinadigan geliokollektorning issiqlik fizikaviy va energetik xarakteristikasi. 3.1 Ikki konturli quyosh-bioenergiyadan foydalanib suv isitish kollektorida issiqlikni yig’ivchi konstruksiyasini optimallashtirish. Quyosh bioenergiyadan foydalanib suv isitish yassi ikki konturli gelio kollektordagi issiqlik almashinuvi va issiqlik massa almashinuvini differentsial tenglamalar sistemasini yechish bilan xisoblanadi 3.1.1 - rasmda yassi ikki konturli gelio kollektorni elementar qismga ajratib matematik modelini ishlab chiqildi, xususiy ko’paytuvchilik differentsial tenglamalarda ifodalab unda yassi geliokollektordagi issiqlik almashinuvi, qurulmaning konstruktiv elementlari: xususan 1- yassi qora bo’yoqli nur yutuvchi metal list, 2 – suv oqimi, 3 – suv oqadigan trubalar, 4 – issiqlik saqlovchi qoplama, 5 – yassi geliokollektorli shisha qoplangan tiniq yuzasi xisobga olinib xususiy differentsial tenglamalar sistemasini quyudagicha ifodalaymiz. (3.1.1) (3.1.2) (3.1.3) (3.1.4) (3.1.5) Bu differentsial tenglamalar sistemasini yechish uchun boshlang’ich va chegaraviy shartlar quyidagicha ifodalanadi: (3.1.6) 33 , (3.1.7) , (3.1.8) (3.1.9) Quyosh nuri yassi geliokollektor tiniq yuzasidan o’tib, qora bo’yoq qoplangan list va trubalarga yutulish va suvli trubalardagi oqimi bilan bog’liq issiqlik almashinuv koeffitsiyenti quyidagi formula bilan aniqlanadi: (3.1.10) Bu yerda - aniqlanuvchi o’lcham. Yassi parallel listlar orqali suvning oqimini laminar rejimida issiqlik almashinishi uchun akademik M.A.Mixeevni Nusselt tenglamasidan foydalanamiz [12]. (3.1.11) Bu yerda suvning o’rtacha temperaturasini aniqlash uchun yassi geliokollektor trubasi - qismini ajratib olamiz. Va qora bo’yoqli yassi metall list, xamda suv oqimi orasidagi issiqlik almashinuv koeffitsiyenti. (3.1.12) Formuladan aniqlanadi. Bu yerda (3.1.13) 34 3.1.1-rasm. Yassi geliokollektorni tubi qora bo’yoqli “list” tipidagi elementar xajmi. 1 – geliokollektor tubi qora bo’yoqli listdan iborat bo’lib, nur yutush jarayonini xarakterlovchi qismi; 2 – qizigan suv oqimi; 3 - geliokollektorni tubi; 4 – issiqlik saqlovchi qatlam; 5 – nur tushuvchi tiniq yuza; 3.1.2- rasm . Yassi issiq suv isitadigan quyosh kollektorini elementar xajmi : 1 – Issiqlik almashinuv yuzasi ; 2 – truba ; 3 – issiqlik saqlovchi qatlam ; 4,5 – ichki va tashqi quyosh nuruni o ’ tkazuvchi tiniq yuza ; 6 – issiqlik saqlovchi qatlam ; 3.1.2 – rasmda yassi issiq suv isitish geliokollektorini elementar xajmini sxemasi 35 keltirilgan bo ’ lib , bu geliokollektor ikki maqsadda foydalaniladi ; 1) Xavo isitishga mo ’ ljallangan gelio havo qizdirgich ; 2) Suv isitgish uchun mo ’ ljallangan quyosh - bioenergiyadan foydalanib suv isitgich ; Geliokollektor trubalari orqali suv sirkulyatsiyalanadi . Havo qora bo ’ yoqli nur yutuvchi ikkita metall listlar va tiniq yuza ( shisha ) ning ostki qismi orqali sirkulyatsiyalanadi . Quyosh havo isitgich ikki qavat shisha qoplangan yassi kollektor sifatida foydalanish uchun mo ’ ljallangan xolatida qora bo ’ yoqli plastinkalardagi issiqlik almashinuv va texnologik jarayonlarini xarakteristikasini aniqlashda tuzulgan matematik model 7 ta differentsial tenglamalar sistemasidan tuzilgan . Bu tenglamalar quyidagicha ifodalanadi : (3.1.13) (3.1.14) (3.1.15) (3.1.16) Quyosh suv isitish va havo qizdirish geliokollektorni ikki qavat tiniq yuzasini ichki qatlami uchun . (3.1.17) (3.1.18) Nur o’tkazuvchi tiniq yuzaning tashqi qatlami uchun: (3.1.19) 36 Ifodalanadi. (3.1.13)-(3.1.19) tenglamalar sistemasi uchun quyosh havo qizdirgich kollektoridagi issiqlik almashinuv jarayonlarini xarakterlashda boshlang’ich va chegara shartlari quyidagicha ifodalanadi. ; ; ; (3.1.20) (3.1.21) ; ; ; ; ; (3.1.22) List truba tipidagi quyosh-bioenergiyadan foydalanib issiq suv olish geliokollektor uchun tuzilgan ushbu matematik model [9] havo oqimi sirkulyasiya qilmagan tehnalogik holatdagi xususiy dasturlash tizimi asosida 3.1.3-rasmda yoritilgan. 3.1.3-rasm. Kombinatsiyalashtirilgan list truba (a), "list" (b) tiplaridagi kuyosh suv isitish geliokollektorda tajribadan va nazariy tadqikotlardan olingan natijalar taqkoslab keltirilgan. (2017yil 21-22 noyabr) 1- Geliokollektop tinik yuzasiga tushuvchi yig‘indi kuyosh radiatsiyasi, Vt/m2 ; 37 3.1.4-rasmda <<list>> tipidagi quyosh-bioenergiyadan foydalanib suv isitish sifatida sinovdan o’tkazilgan ikki konturli kombinatsiylashtirilgan geliokollektordagi nazariy tadqiqotlarini natijalari yoritilgan. 3.1.4- rasm . 201 8 -yil 9-12 dekabr quyoshli kunda ikki konturli yassi havo suv qizdirgich geliokollektor tiniq yuzasiga tushuvchi quyosh energiyasi miqdori va 201 8 -yil 12-14 dekabr kunlari tiniq yuzaga tushuvchi quyosh energiyasi miqdori keltirilgan. Bunda teplofizik parametrlar :. . Geliokollektordagi trubalar orasidagi masofa 38 3.2 Quyosh bioenergiyadan foydalanib issiq suv olinadigan ikki konturli geliokollektorda issiqlik miqdorini va issiqlik balansini aniqlash. 3.1.1 paragrifda keltirilgan matematik modeldan iborat differinsial tenglamalar sistemasini quyosh-bioenergiyadan foydalanib suv isitish geliokollektoridagi nostatsionar xolat uchun biogas qozon qurilmasidan uzatiladigan issiq suv qo’llanganda issiqlik almashinuv jarayonlari oqim harakat tenglamasi va energiya tenglama bilan birgalikda echiladi. Bunda geliokollektor trubalari orqali oqadigan issiq suvning temperatura maydoni orqali oqim sarfi ham aniqlanadi. Energiya tenglamasi quyosh suv isitish geliokollektori orqali sirkulyasiyalanadigan suv sarfi issiqlik akkumulyatorida temperatura o’zgarishining harakat tenglamasi esa geliokollektor akkumulyator orqali issiq suv oqimi harakatini xarakterlab bu yopiq sistema uchun tenglamalar quyidagicha ifodalanadi[9]. (3.2.1) (3.2.2) Bu yerda va lar mos ravishda suvning zichligi va kinematik yopishqoqliklari; - i sm sohada temperaturasi va V i geliokollektor trubasini ichki diametri uzunligi trubaning gorizantga nisbatan og’ish burchagi va suvning trubalar orqali o’rtacha oqish tezligi A i – quyosh suv isitish geliokollektorida joylashtirilgan qora bo’yoqli metall listni nur yutish koeffisiyenti; - A.D.Altshuli formulasi bilan aniqlanadigan trubalardagi suv oqimga nisbatan kuzatiladigan mahalliy qarshilik bo’lib, formula 39 bilan aniqlanadi; (3.2.1) va (3.2.2) differensial tenglamalarni yechish uchun quyidagi boshlang’ich shartlarni belgilab olamiz. , va chegaraviy shartlarni esa belgilaymiz. Bu yerda -t-vaqt ichida geliokollektordan chiqadigan suvning temperaturasi. Bioenergetik qizdirgich yordamida suvni isitib beruvchi qurilma (teploobmennikdubulyor) yordamida issiqlikni bir qismi issiqlik akkumulyatorga beriladi. Kombinatsiyalshtirilgan ikki konturli quyosh havo suv qizdirgichli – issiqlik saqlovchi geliokollektor qurilma quyidagicha ishlaaydi. Quyosh nurlarini qabul qiluvchi 1 – qurilmaga yassi kollektor qishda biogas qozon qurilmasidan uzatiladigan issiq suv bilan to’ldirilgan bo’lib quyosh radiatsiyasi ta’sirida bug’lanadi va 3 – issiqlik almashtirish orqali o’tib issiqlikni akkumulyatorga beradi. Bunda quyosh kollektori orqali oqadigan suv – antifristni temperaturasi T c gacha qiziydi, natijada suv akkumulyatorida temperatura T A darajasi ko’rsatgichgacha ko’tariladi. 10-nasos yordamida quyosh-bioenergetik sistemasidagi issiqlik tashuvchi suv sirkulyasiya qilib isiydi va istemolchiga uzatib turiladi. Agar quyosh suv isitish sistemasidagi issiqlik tashuvchini temperaturasi atrof-muhit temperaturasidan past bo’lsa 7-nazorat klapani ishlamasdan turadi. Shuningdek issiq suv sarfi bioenergetik sistemadan 4-issiqlik akkumulyatoriga suv qizdirgich orqali sistemaga beriladi. Quyosh suv isitish kollektoriga tushadigan energiya miqdorini Q desak, suv sistemasiga kiruvchi va undan chiquvchi issiqlik tashuvchi (suv, antifrits) temperaturalari T 1 va T 2 hamda issiqlik akkumulyatorining temperaturasi T a , atrof- muhit temperaturasi T am ga teng desak, qurilmasidagi quyosh suv isitish sistemasining FIK quyidagicha bo‘ladi: ( 3.2. 3) 40 Bu yerda: a va b - doimiy koeffitsiyent kattaliklar bo‘lib. ularning qiymati tajribadan olinadi. Issiqlik akkumulyatorining suv hajmi V bo‘lib, uning atrofi issiqlik saqlovchi material bilan qoplangan. Shu suv hajmida to‘plangan issiqlik miqdori hisobila belgilangan sistemaga issiq suv yuboriladi. Issiqlik akkumulyatoridan iste’molga yuboriladigan issiqlik miqdori ( 3 .2. 4 ) K - issiklik akkumulyatorining issiklik berish koeffitsiyenti. Agar issiklik akkumulyatoridagi suvning temperaturasi TA<Tk.kal bo‘lsa, u holla qo‘shimcha isitish sistemasi avtomatik boshqariladi va bioyenergetik suv kizdirgich sistemasi ishga tushib ketadi bunda issiq suv sarfi Gi quyidagi (3.2.4) tenglik bilan aniqlanadi: (3.2.5) Isitiladigan sistemaning suv temperaturalari TKis, Ti yordamida normallashtirib turiladi va 4-qurilmaga qayd qilib boriladi. Natijada isitiladigan sistemaga beriladigan issiq suv sarfi doimiy saqlanadi va bu uyidagi (formula yordamida aniqlanadi: (3.2.6) (3.2.7) (3.2.8) m-kombinaniyalashgan yokilg‘i-quyosh suv isitish qurilmasining koeffitsiyenti bo‘lib, m – 0,15- 0,40 ; Demak. agar TA< Tg yani bunda (3.2.9) 41 B o’ lsa, 3.2.2-rasmdagi sxema bo‘yicha kombinatsiyalashtirilgan quyosh bioenergiyaa bilan isitiladigan suv isitish sistemada normal temperatura yuzaga keladi. Agar quyosh kollektorini quvvati yetmasa 7-klapan yopiladi va ikkinchi bioenergiya termo qizdirgich qurilmasidan temperaturasi T x =343 K, T e - 253 K , bosim P - 2 Pa, issiq suv sarfi L - 140 l / soat bo‘lgan suv issiqlik akkumulyatorga 4 orqali uzatiladi. Bu issiq suv isitish xonasiga, ya’ni, iste’molga uzatiladi. Agar TX≺TAT≺TK bo‘lsa 7-klapan ochiladi va issiqlik akkumulyatorida issiqlik to‘planadi hamda T a akkumulyatorning temperaturasi ko‘tariladi. Natijada isitish sistemasining temperaturasi issiqlik akkumulyatori orqali isitish xonasi 6-ga beriladi. Agar T A >T quyosh kol bo’lsa u holda isitiladigan bino temperaturasi quyosh energiyasi hisobidan to’plangan akkumulyatordagi issiq suv energiyasi hisobidan isitiladi. Issiqlik akkumulyatoridan suvning temperaturasi T ak ≤298K bo’lganda ko’p konturli nazorat relesi ishga tushadi va biogaz qozon qurilmasidan issiq suvni qo’shadi. Albatta isitish sistemasini temperaturasi normallashtirib boorish faqat issiq suv sarfi L/soat qaytish bosimi P=2 Pa orqali belgilanib tartibga tushiriladi. Ikki konturli quyosh – bioenergiyadan foydalanib suv isitish geliokollektorini umumiy ko’rinishi 3.2.5 – rasmda keltirilgan. 42 3.2.5 – rasm. Tajriba – sinovdan o’tkazilgan ikki konturli quyosh –bioenergiyadan foydalanib suv isitish geliokollektorining umumiy ko’rinishi. Bu yerda issiqlik tashuvchiga issiq suvning sarfi va bioenergiya hisobidan isitiladigan issiq suvning temperaturasi quyidagiyaa formula aniqlanadi. (3.2.10) (3.2.11) Shundan foydalanib kombinatsiyalashgan yoqilg‘i quyosh suv isitish qurilmasi issiqlik akkumulyatoridagi issiqlik balansi energiyani saqlanish qonuniga asosan (3.2.12) formula yordamida xisoblanadi. Bu kombinatsiyalashtirilgan qurilmada issiqlikni to‘plab undan samarali foydalanish ε-parametr orkali xarakterlanadi. Shundan 43 ko‘shimcha isitish uchun isitiladigan xona temperaturasini normalligini ta’minlashda bioyenergetik qurilmasi beradigan Т х =243 К, Т К =353 К temperaturalar farqi va issiq suv sarfi L= 140 L /soat bo‘lib, η= 0,68 va isitiladigan xona havosining entropiyasi i= 730 kj/kg teng bo‘lib, issiq suv sarfining bosimi P = 2 Pa bo‘lganda talab qilinadigan issiqlik miqdorining bir qismi quyosh suv isitish kollektoridagi energiya hisobida qoplanadi. ε –issiqlik miqdorini qo‘shimcha issiqlik sarfi bilan qoplash koeffitsiyenti deyiladi. Bu ε – koeffitsiyentni aniqlash uchun kombinatsiyalashtirilgan suv isitish qurilmasi yordamida xona temperaturasini boshqarish uchun A,Q,L,K,T parametrlar asosida joyning geografik kengligini e’tiborga olib, cistemaning modellashtirishni qo‘llash maqsadga muvofiq deb hisoblanadi. Tajriba natijalari 3.2.3 – rasmda keltirtlgan. 3.2.6-rasm. Kombinatsiyalashtirilgan ikki konturli quyosh-bioenergiyadan foydalanib issik suv olish kollektoridagi issiqlik –fizikaviy jarayonlarning grafikda tasvirlanishi. 1,2-Quyosh suv isitish kollektorining tiniq yuzasidan, yon tomonlaridan atrof- muhitga uzatiladigan issiqlik miqdori; 3-kondektordagi issiq havodan yassi kollektor metall qoplamasiga uzatiladigan issiqlik miqdori; 4-kollektordagi suv temperaturasining o‘zgarishi; 5-yassi metalldan suvga uzatiladigan issiqlik 44 miqdori; 6-tashqi havo temperaturasining o‘zgarishi; 7-kollektorning tiniq yuzasidan o‘tadigan quyosh energiyasining miqdori. Yassi quyosh suv isitish kollektorining tiniq yuzasidan o’tadigan nur va bioenergiyadan foydalanib issiq suv olish jarayonida sarflanadigan to’la energiya miqdori quyidagi formuladan aniqlanadi: (3.2.13) Bu yerda - y assi quyosh suv isitish kollektorining metall qoplamasidan suvga issiqlik berish koeffitsiyenti, F – issiq suv va havoning issiqlik almashinuv yuzasi, m 2 ; - issiq suvning temperaturasi, K; - atrof-muhit temperaturasi, K; Yassi quyosh-bioenergiyadan foydalanib suv isitish kollektorida 2018 yil 21-22 fevral kunlari o’tkazilgan tajribalar va nazariy hisoblashlarning. Natijalari 2017-2018 yillarda olingan natijalar jadvalda (3.2.2) yoritilgan. Issiqlik to’plash materialida issiqlik to’plash miqdori quyidagicha bo’ladi: [15] (3.2.14) Bunda T 1 va T 2 issiqlik to’plash jarayonidagi dastlabki va maksimal holdagi harorati, 0 C; m – uning massasi, kg; -issiqlik to’plovchi materialning solishtirma o’zgaruvchan issiqlik sig’imi . Sutkalik issiqlik to’plashda mo’ljallangan suvli bak-akkumulyatorni solishtirma issiqlik sig’imi 0,15-0,35 m 3 deb olinadi, havo uchun qayroq tosh akkumulyatorniki esa 0,15-0,35 m 3 deb olinadi. Fazali o’tishda issiqlik saqlovchi materiali (ISM) qo’llanilishi to’planadigan energiya zichligini ta’minlaydi, uning massasini va xajmiga bog’liq bo’ladi. (3.3.1- 3.3.2 jadval). Turli akkumulyatorlarni texnik xususiyatlari, issiqlik akkumulyatoridagi harorat 10 0 C deb qabul qilingan. 45 3.1.1-jadval Issiqlik to’plovchi material Og’irlik , kg Hajmi, m 3 Qayroq tosh 113636 71,74 Suv 23866 23,9 Paraffin 4794 5,27 Issiqlik akkumulyatsiya qiluvchi materialda to’planadigan issiqlik miqdori quyidagi formula bilan aniqlanadi: (3.2.15) Issiqlik akkumulyator sifatida foydalaniladigan materialni umumiy ko’rsatkichlari 3.2.2-jadval ISM T pl Mustahkam Ligi (m K) Issiqlik o’tkazuvchanli gi Vt/(m K) Issiqlik sig’imi Kj/(kg K) Fazoning o’tish entalpiyasi Kj/kg j/m 3 Beton 2200 0,9- 1,75 0,96 Tuproq (mayda zarrachalari) 2560 0,52 0,84 Shag’al tosh, granit 2640 1,7-4,0 0,88 Suv 1000 0,7 4,19 Erigan 1735 0,57 1,56 46 kaliynatriy tuzlari (46% NaNO 3 -54% KNO 3 ) CACl 2 6H 2 O 29,2 1,62 1,50 0.6 0,3 1,47 1,47 172,5 258,1 NaSO 4 10H 2 O 32,4 1,46 1,41 0,5 0,3 1,76 3,31 251,0 345,2 Na 2 HPO 4 12H 2 O 35,4 1,42 0,5 1,55 3,18 279,6 403,3 Laurinovaya kislota 44,01 0,91 0,4 0,2 175,3 159 Paraffin 2 42,0 0,91 0,77 - - 2,08 - 187,8 144 Oktadekan 28,0 - 0,79 - 0,1 2,10 2,17 244,2 194 Quyosh-bioenergiyadan foydalanib issiqlik bilan ta’minlash tizimi aniq issiqlik hisobini chiqarish iqlim sharoitlarining tasodifiy tebranib turishi, sistemadagi elementlar o’rtasidagi o’zaro ta’sirining murakkabligi ancha qiyinchiliklarni keltirib chiqaradi. Shuning uchun ham muhandislik amaliyotida odatda yarim empirik metodlar qo’llaniladi [6.7]. Ular dasturlangan tizim asosida kompyuter yordamida QITT ni batafsil modellashtirish natijalarini umumlashtirishga asoslanib ish ko’riladi va QITT ning uzoq muddatli xarakteristikasini olishga imkon beradi. 47 Xulosa Ma’lumki, yoqilg’i – energiya resurslaridan tejab – tergab samarali foydalanishga erishish hozirgi davrda eng dolzarb masalalardandir. Quyosh bioenergiyasidan foydalanib avtonomlashtirilgan issiq suv olinadigan ikki konturli tarkibida issiqlik to’plash va issiqlik uzatish jarayonlari takomillashtirilgan quyosh issiqlik ta’minoti tizimi ishlab chiqildi va tajriba – sinovdan o’tkazildi. - Ikki konturli avtonomlashtirilgan quyosh bioenergiyadan foydalanib suv isitish kollektori issiqlik ta’minoti sistemasining sutkalik solishtirma issiqlik ishlab chiqaarish va issiq suv sarflash miqdori aniqlanadi; - Ikki kontur “List-truba” yassi kompozitsion materialdan tayyorlangan quyosh bioenergiyadan foydalanib suv isitish kollektorini issiqlik fizikaviy va energetik tizimi matematik modellashtirish metodi bilan hisoblab, eksperimental tadqiqotlardan olingan natijalar bilan taqqoslab o’rganildi va issiqlik yig’uvchi tizimini termik samaradorligi hisoblandi. - Bioenergetik tizimli quyosh bioenergiyadan foydalanib suv isitish kollektorini radiatsion va temperatura rejimi eksperimental tadqiqotlar asosida o’rganildi va issiqlikni akkumulyatsiya qilinishi jarayoni sonli metod yordamida hisoblanadi. - Formula bilan olingan natijalar taqqoslandi va qurilmaning sutkalik, yil davoida ishlatish rejimini aniqlanadi; - Quyosh bioenergiyadan foydalanib suv isitish ta’minot tizimini ishlash rejimiga muvofiq geliokollektordagi issiqlik almashinuv jarayonlari, oqim harakat tenglamasi va energiya tejamkorlik koeffitsenti hamda F.I.K. 0,82 ga tengligi aniqlanadi; - Ikki konturli quyosh bioenergiyadan foydalanib suv isitish kollektorini yillik tejamkorligi 48 - Formula bilan hisoblanadi. Bu yerda - geliosistemaning QEK/m 2 yuzaga to’g’ri keladigan solishtirma tannarxi so’m/m 2 ma’lumot bo’lmaganligi uchun =600 ming so’m/m 2 deb xisoblandi va yillik yoqilg’i – energiya tejamkorligi =29,3 Gj/yil ga teng bo’lishi aniqlandi; - Yassi quyosh suv isitish kollektorining tiniq yuzasida o’tadiga to’la nur energiyasi piranometr bilan o’lchab o’rganildi va suvning temperatura o’zgarishi aniqlandi; - Yassi suv isitish kollektorining nur yutuvchi metall qoplamasidan suvga uzatiladigan issiqlik miqdorini aniqlash uchun: qoplamaning va temperaturalari mis-konstantan temperaturalar bilan o’lchandi va - issiqlik berish koeffitsiyenti aniqlandi va (2-rasm) grafikda yoritildi; - Yassi suv isitish kollektoridagi issiqlik fizikaviy va issiqlik almashinuv jarayonlari tadbiq etildi hamda qurilmaning issiqlik balans tenglamasi ishlab chiqildi; - Ikki konturli yassi quyosh suv isitish kollektorini samaradorlik darajasi o’rganildi: Masalan 2018 yil 20-21 fevral kunlari quyosh bioenergiyadan foydalanib yassi kollektor qurilmasidan biogaz qozon qurilmasidan beriladigan issiq suv qizdirgich qo’shilganda 100 litr suvni 9 soat davomida 50-60 0 C gacha qizdirish uchun 1,6 – 1,8 m 3 metan gazi sarflanadi. Agar elektr qizdirgich bilan qizdiriladigan bo’lsa qizdirish uchun 10-12 kVt energiya sarflanar ekan. - Quyosh energiyasidan foydalanganda esa 100 litr suvni 50 – 60 0 C qizdirish uchun 5 soat sarflanadi. Bundan ko’rinadiki quyosh biogas suv isitish kollektoridan qish oylari davomida foydalanish jarayonida tabiiy yoqilg’ilar va elektr energiya miqdorini tejashga erishiladi. 49 Shartli belgilar: T – temperatura, K; t – vaqt, s; l,L – uzunlik, M; U – issiqlik almashinuv koeffitsiyenti, Vt/(m 2 K); - issiqlik berish koeffitsiyenti, Vt/(m 2 K); - issiqlik uzatish koeffitsiyenti, Vt/(m K); a – temperatura uzatish koeffitsiyenti, m 2 /s; c – solishtirma issiqlik sig’imi, j/(kg K); - zichlik, kg/m 3 ; v – tezlik, m/s; D – diametr, M; W – qo’shni ikki trubalar orasidagi masofa, M; G – bitta truba orqali vaqt birligidagi suv sarfi, kg/s; E – quyosh radiatsiyasining yig’indi oqimi, Vt/m 2 ; - kinematik yopishqoqlik koeffitsiyenti, m 2 /s; K – quyosh kollektorida nur yutilishi koeffitsiyenti; - mahalliy bosim pasayish koeffitsiyenti; - ishqalanish kuchini kuchlanishi, kg/(m s 2 ); P – bosim, N/m 2 ; Q – quyosh suv isitish kollektori tiniq yuzasiga tushadigan quyosh nur energiyasi miqdori, KJ/(m s 2 ); - issiqlik akkumulyatorining temperaturasi, K; - qo’shimcha isitish qurilmasidan olingan issiq suv temperaturasi, K; - quyosh suv isitish kollektoridagi qizigan suv temperaturasi, K: 50 A D A B I YO T L A R 1. Mirziyoyev Sh.M. “2017-2021 yillarda qayta tiklanuvchi energitikani yanada rivojlantirish iqtisodiyot tarmoqlari va ijtimoiy sohada energiya samaradorligini oshirish chora-tadbirlari dasturi to‘g‘risida” O‘zbekiston respublikasi Prezidentining 2017 yil 26 may qarori. Qashqadaryo gazetasi 1-iyun 2017 yil №3 05 (15290) 2. Karimov I.A. “Iqtisodiyot tarmoqlari va ijtimoiy sohada energiyatejamkor texnologiyalarni joriy etish, energiya sarfini kamaytirish bo‘yicha 2015-1019 yillarga mo‘ljallangan chora-tadbirlar to‘g‘risida”gi 2015 yil 5 may 3. Авезов Р.Р., Орлов А.Й. Солнеч ы е системи отопления и горячего водоснабжения Т. Фан.1988-282с 4. Авезова Н.Р. О разработке Узбекиского национального стандарта по тепловым испытаниям солнецных водоногревателных коллекторов. \\ Материалы международной конференции посвешенной 80-летию Академика М.С.Саидова “ Фундаментальные и прикладные Вопросы физики ” 24-25 ноябр T :. 2010- с 55-57 5. Аллақулов П.Э. Хайриддинов Б.Э, Ким В.Д. Нетрадиционная теплоэнергетика . Т. Фан.2009.186с. 6. Авезов Р.Р. Эксергетический баланс и эксергетическая эффективность плоских солнечных коллекторов \\ Гелиотехника 2001. №1.с-29-32. 7. Бяндин Д.В. О моделировании турбулентной конвекции в подогреваемом снизу горизонтальном плоском слое: сб. Конвективные течения.-Перть 1985.- с.76-86. 8. Даффи. Дж. А., Бекман У.А. Тепловые процессы и использованием солнечной энергии .М.Мир. 1977.-420с. 9. Захаров Р.А. Эффективность солнечной энергетики \\ Гелиотехника 1994.№3.с.62-64. 51 10. Бертлс А.“Интенсификация теплообмена.Теплообмен-достежения, проблемы, перспективи” Изб. Труды 6-й международной-конференции по теплообмену, М.:” Мир” 1981.с 145-184 11. Патанкар С. Численнье методы решения задач теплообмена и динамика жидкости .Пир.с.англ.М.:Энергоатомиздат. 1984.с.152. 12. Степанова В.С. Возобновляемые источники энергии на сельскохозяйственных предприятиях.М.:ВО-Агропромиздат 1989- 112с. 13. Ши.Д.Численные методы в задачах теплообмена. М.: “ Мир”-1988.534 с. 14. Умаров Г.Й., Раббимов Р.Т.Авезов.,Усмонов М.У. “Исползование низкопотенциалних солнечних установок” Т. Фан 1996.90с 15. Крает Ф. Блек У. Основы теплопередачи. Пер.с.англ. М.: мир.1983. 16. Xayriddinov B.E., Sattorov B.N. Kim.V.D.,Xolmirzayev N.S., Issiqlik massa almashish. Qarshi .Nasaf. 2005 y 17. К.А. Самиев, Пов ышение эффективности сложных светопразрачных ограждений с частично лучепоглошающим слоем инсоляционных пассивных систем солнечного отопления. Авто.Т. кан. дис.Т2010.23с 18. Rysbaev F.S. Basriddinov S.S. Yuldashev Yu.Yu.Djuraev Sh.H., Raximov A., Shaymanova N., Mirzaeva F.A.\\ Thih silicide films: producing and properties.8-th international Confereence Sokid state physiss. Abstracts Almaty ияф 2004 у . р 353- 354. 19. Рисбаев А.С. Нормуродов М.Т., М.Т., Камолов Н.З., Юлдашев Й. Многоканальныий прибор для измерения температуры \\ Экспресс. Информиация ГФНТИИ, 1994ю-9с. Saytlar: www.ziyonet.uz www.Uralrtu.ru www. Csiencedirec.com www.kiuweronline.com www.Energystrategy.ry www.Uzenergy. Uzrak.ru 52 53

Quyosh-bioenergiyasidan foydalanib issiq suv olish qurilmasini ishlab chiqish va teplofizik jarayonlarini tadqiq etish

Sotib olish