Задачи по нетрадиционным источникам энергии.

Задача 1. «Чёрный солнечный дом» с большим окном с южной стороны размером H(4)∙ L(3) и массивной зачернённой стенкой с северной стороны. Толщина поглощающей стенки, изготовленной из бетона (в=0.2), его плотность ρ=2,4∙103кг/м3. Определить поток солнечного излучения, необходимый для нагрева воздуха в комнате на 20 °С градусов выше наружного. Температуру воздуха в доме в 8 часов утра, т. е. через 16 часов. Температура наружного воздуха Т1 = 0 °С градусов. Теплоёмкость бетона с = 840 Дж/(кг∙К). Удельное термическое сопротивление потерям тепла из комнаты наружу через стекло r = 0,07м2∙К/Вт; α – коэффициент поглощения стенки, 0,8; τ - коэффициент пропускания стекла, 0,9; плотность бетона, 2700кг/м3; площадь окна равна площади бетонной стенки.

Задача 2. Зная площадь бассейна F∙103 х 2.2 км2 и среднюю величину прилива R=14 м. Оценить приливной потенциал бассейна Эпот, используя формулу Л.Б. Бернштейна.

Задача 3. Размеры плоского пластинчатого нагревателя Н(2,5) ∙L (1), сопротивление теплопотерям r = 0,13м2∙К/Вт, коэффициент теплопередачи а = 0,85. Коэффициент пропускания стеклянной крышки τ= 0,9. Коэффициент поглощения пластины α п= 0,9. Температура входящей в приёмник жидкости Т2= 40, Температура окружающего воздуха Т1= 5, поток лучистой энергии G=600 Вт/м2, теплоёмкость воды, с = 4200, Дж/(кг∙ ͦ С). Температура выходящей жидкости Т3. Определить скорость прокачки, которая необходима для повышения температуры на t=4 градусов. Насос работает и ночью, когда G = 0. Как будет снижаться температура воды за каждый проход через приёмник (Т3 - Т2). Необходимо учитывать среднюю температуру проходящей жидкости tср.

Задача 4. Плотность потока излучения, падающего на солнечную батарею, составляет G = 480 Вт/м2, КПД, η = 18 %. Какую площадь S должна иметь солнечная батарея с КПД η и мощностью Р = 90 Вт.

Задача 5. Солнечная батарея состоит из n-600 фотоэлементов, мощность каждого 1,5 Вт, размер 20∙30 см. Определить КПД (η) солнечной батареи, если плотность потока G = 450 Вт/м2.

Задача 6. Площадь солнечной батареи S=0.9м2, плотность тока į= 5∙10-2 А/см2 , плотность излучения G=600 Вт/м2 . Определить ЭДС в солнечной батарее при КПД η=0.25.

Задача 7. Небольшая домашняя осветительная система питается от аккумуляторной батареи напряжением U=10 В. Освещение включается каждый вечер на 4 часа, потребляемый ток I=3,5 A. Какой должна быть солнечная батарея, чтобы зарядить аккумулируемую батарею, если известно, что кремниевый элемент имеет ЭДС Е = 0,5 В при токе 0,5А. Расход энергии на заряд батареи 20 % больше, чем энергия отдаваемая потребителю при разряде.

Задача 8. Приёмник расположен на теплоизоляторе с коэффициентом теплопроводности λ=0,15 Вт/(м К), удельное термическое сопротивление поверхности приёмника r = 0,13 м2К/Вт. Определить, какой толщины требуется изоляция, чтобы обеспечить термическое сопротивление дна, равное сопротивлению поверхности.

Задача 9. Определить температуру трубки Ттр вакуумированного приёмника, если внутренний диаметр трубки d=1,5 см, поток солнечной энергии G=700 Вт/м2, температура среды Тср=15 . Сопротивления потерям тепла R = 10,2 К/Вт, коэффициент пропускания стеклянной крышки β = 0,9, коэффициент поглощения (доля поглощённой энергии), αп= 0,85.

Задача 10. Содержание влаги в собранном рисе Wн=24 %. При температуре воздуха Т2 = 30 °С и относительной влажности φ= 80%, равновесная влажность Wр = 16%. Рис необходимо высушить до W = 16%. Подсчитать какое количество воздуха при температуре сушки t=50 °С, необходимо, чтобы просушить М=1800 кг. риса.