Розробка та дослідження фізико-хімічних властивостей теплоносіїв для геліоустановок

Abstract

Основні наукові результати НДР пов’язані з впровадженням геліосистем та геліоустановок в промисловості народного господарства. В геліосистемах та геліоустановках сонячна енергія пе- ретворюється в теплову та за допомогою теплоносіїв використовується для багатьох потреб. Най- більш розвиненими країнами в галузі геліоенергетики є південні європейські країни: Італія, Гре- ція, Іспанія. Там використовуються технологічно прості колектори, які встановлені на багатьох будівлях. До країн – лідерів відносяться також Німеччина, де прийнята програма «1000 сонячних дахів». В США геліоустановки займають значну площину в штаті Каліфорнія. У Росії потенціал сонячного пального, в порівнянні з умовним, складає 2000 млрд. тон на рік. В Україні перспекти- ву розвитку сонячної енергетики мають, практично, всі області, в особливості Крим, Азовське узберіжжя, Одеська область, економічна база яких складає близько 100 млн. тон умовного палива на рік. Аналіз літературних та патентних джерел по теплоносіям показує, що вони, в основному, розробляються на основі етиленгліколю, суміші яких є корозийно-активними і небезпечними для здоров’я людини. При розробці нових теплоносіїв для геліосистем та геліоустановок дослідження проводились на основі екологічно безпечних і нетоксичних композицій на основі водно- гліцеринових та водно-пропіленгліколевих розчинів. Дані розчини стали базою для дослідних зразків теплоносіїв. Для виготовлення цих зразків визначено технічні і фізичні властивості вихід- ної сировини, засоби її підготовки до використання; визначено оптимальний якісний і кількісний склад теплоносіїв; визначено температурно-технологічні параметри процесів; визначені проміж- ний та кінцевий контроль деяких показників. Так, виявлено, що експериментальні зразки теплоносіїв на основі водно–гліцеринових і водно–пропіленгліколевих композицій з протикорозійними та іншими домішками відповідають вимогам технічного завдання. Теплоносії на основі даних композицій можуть використовуватись при низьких температурах. При дослідженні виявлено, що температура кристалізації теплоносіїв складає від –15 0С до –60 0С, вони мають невеликі показники густини, г/м3 при 20 0С від 1,042 до 1,050; для водно-пропілегліколевих композицій від 1,201 до 1,264 для водно-гліцеринових компо- зицій; показники в’язкості, Сст при 20 0С від 2,84 до 2,98 для водно-пропіленгліколевих компози- цій в від 1,31 до 1,93 для водно – гліцеринових композицій, що дає змогу забезпечувати прокачу- вання рідкого теплоносія в геліосистемах та геліоустановках. Розроблені теплоносії стабільні за показниками якості до температури +100 0С, нейтральні за водневим показником від 6,8 до 7,1 для пропіленгліколевих композицій і від 6,89 до 7,1 для пропіленгліцеринових композицій. В залежності від складу, теплоносії мають задовільні показ- ники спалаху (від 109 0С до 153 0С), незначний вплив на метали (не більше 0,0003452 г/м2 за до- бу) і гуму (не більше 0,28% набрякання в середовищі теплоносіїв). Визначена оптимальна робоча температура яка складає 85 0С. При даній температурі втрати теплоносіїв мінімальні, т. я. змен- шуються процеси випаровування. Визначена оптимальна робоча температура яка складає 85 0С. При даній температурі втра- ти теплоносіїв мінімальні, т. я. зменшуються процеси випаровування. В роботі були опрацьовані засоби підвищення ефективності поглинаючих сонячних пане- лей аерозольно гідродинамічним (АГД) – способом. Визначені технологічні параметри обробки міді і покриттів АГД – способом, визначено об’ємне співвідношення твердої і рідкої фази у робо- чій суспензії, якою оброблюються їх поверхні. Забруднення на міді очищуються потоком зі шви- дкістю (1….1,5) м2/год. Випробувано покриття на основі CuO і 2ОХ80Н (розроблено раніше в НАУ) в якості поглинаючої речовини (абсорбента) сонячної енергії і одночасно «теплового дзер- кала» (відбивача). Дослідження проведені в даній НДР показали перспективність та актуальність цього на- прямку в геліоенергетиці. Теплоносії, які розроблені на основі водно-пропіленгліколевих, водно- гліцеринових композицій мають необхідні фізико – хімічні показники для геліосистем та геліоус- тановок та іншого устаткування. Обробка АГД – способом поверхонь сонячних поглинаючих па- нелей в копмлексі з використанням екологічно безпечного теплоносія позитивно впливає на роботу геліосистем та геліоустановок. Експлуатаційні дослідження теплоносіїв показали, що впровадження їх в геліоенергетиці, опалювальних системах дозволить знизити енергетичні витрати, збільшити надійність роботи геліосистем та геліоустановок, покращити екологічний стан оточуючого середовища. Науково – технічний рівень виконаної роботи відповідає вимогам технічного завдання.