Nutzwärmegewinn bei vorhandenem Kollektorwirkungsgrad Taschenrechner

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Thermische Energiespeicherung

✖Der Massendurchfluss ist die pro Zeiteinheit bewegte Masse.ⓘ Massendurchsatz [m]			+10% -10%
✖Die molare spezifische Wärmekapazität bei konstantem Druck (eines Gases) ist die Wärmemenge, die erforderlich ist, um die Temperatur von 1 mol des Gases um 1 °C bei konstantem Druck zu erhöhen.ⓘ Molare spezifische Wärmekapazität bei konstantem Druck [C_{p molar}]			+10% -10%
✖Das Konzentrationsverhältnis ist definiert als das Verhältnis der effektiven Öffnungsfläche zur Oberfläche des Absorbers.ⓘ Konzentrationsverhältnis [C]			+10% -10%
✖Der von der Platte absorbierte Fluss ist definiert als der einfallende Sonnenfluss, der in der Absorberplatte absorbiert wird.ⓘ Von der Platte absorbierter Fluss [S_flux]			+10% -10%
✖Der Gesamtverlustkoeffizient ist definiert als Wärmeverlust vom Kollektor pro Flächeneinheit der Absorberplatte und Temperaturdifferenz zwischen Absorberplatte und Umgebungsluft.ⓘ Gesamtverlustkoeffizient [U_l]			+10% -10%
✖Umgebungslufttemperatur ist die Temperatur des umgebenden Mediums.ⓘ Umgebungslufttemperatur [T_a]			+10% -10%
✖Die Eintrittstemperatur des Flüssigkeits-Flachkollektors ist definiert als die Temperatur, mit der die Flüssigkeit in den Flüssigkeits-Flachkollektor eintritt.ⓘ Flüssigkeitstemperatur-Flachkollektor am Eintritt [T_fi]			+10% -10%
✖Der Kollektorwirkungsgrad ist definiert als das Verhältnis der tatsächlichen thermischen Kollektorleistung zur Leistung eines idealen Kollektors, dessen Absorbertemperatur gleich der Flüssigkeitstemperatur ist.ⓘ Kollektor-Effizienzfaktor [F′]			+10% -10%
✖Der Außendurchmesser des Absorberrohrs ist das Maß der Außenkanten des Rohrs, die durch seine Mitte verlaufen.ⓘ Außendurchmesser des Absorberrohrs [D_o]			+10% -10%
✖Die Länge des Konzentrators ist die Länge des Konzentrators von einem Ende zum anderen Ende.ⓘ Länge des Konzentrators [L]			+10% -10%

✖Der nutzbare Wärmegewinn ist definiert als die Rate der Wärmeübertragung auf das Arbeitsmedium.ⓘ Nutzwärmegewinn bei vorhandenem Kollektorwirkungsgrad [q_u]

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Formel

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Nutzwärmegewinn bei vorhandenem Kollektorwirkungsgrad

Formel

`"q"_{"u"} = ("m"*"C"_{"p molar"})*((("C"*"S"_{"flux"})/"U"_{"l"})+("T"_{"a"}-"T"_{"fi"}))*(1-e^(-("F′"*pi*"D"_{"o"}*"U"_{"l"}*"L")/("m"*"C"_{"p molar"})))`

Beispiel

`"12316.88W"=("12kg/s"*"122J/K*mol")*((("0.8"*"98J/sm²")/"1.25W/m²*K")+("300K"-"10K"))*(1-e^(-("0.3"*pi*"2m"*"1.25W/m²*K"*"15m")/("12kg/s"*"122J/K*mol")))`

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Nutzwärmegewinn bei vorhandenem Kollektorwirkungsgrad Lösung

SCHRITT 0: Zusammenfassung vor der Berechnung

Gebrauchte Formel

Nützlicher Wärmegewinn = (Massendurchsatz*Molare spezifische Wärmekapazität bei konstantem Druck)*(((Konzentrationsverhältnis*Von der Platte absorbierter Fluss)/Gesamtverlustkoeffizient)+(Umgebungslufttemperatur-Flüssigkeitstemperatur-Flachkollektor am Eintritt))*(1-e^(-(Kollektor-Effizienzfaktor*pi*Außendurchmesser des Absorberrohrs*Gesamtverlustkoeffizient*Länge des Konzentrators)/(Massendurchsatz*Molare spezifische Wärmekapazität bei konstantem Druck)))
q_u = (m*C_{p molar})*(((C*S_flux)/U_l)+(T_a-T_fi))*(1-e^(-(F′*pi*D_o*U_l*L)/(m*C_{p molar})))
Diese formel verwendet 2 Konstanten, 11 Variablen

Verwendete Konstanten

pi - Archimedes-Konstante Wert genommen als 3.14159265358979323846264338327950288
e - Napier-Konstante Wert genommen als 2.71828182845904523536028747135266249

Verwendete Variablen

Nützlicher Wärmegewinn - (Gemessen in Watt) - Der nutzbare Wärmegewinn ist definiert als die Rate der Wärmeübertragung auf das Arbeitsmedium.
Massendurchsatz - (Gemessen in Kilogramm / Sekunde) - Der Massendurchfluss ist die pro Zeiteinheit bewegte Masse.
Molare spezifische Wärmekapazität bei konstantem Druck - (Gemessen in Joule pro Kelvin pro Mol) - Die molare spezifische Wärmekapazität bei konstantem Druck (eines Gases) ist die Wärmemenge, die erforderlich ist, um die Temperatur von 1 mol des Gases um 1 °C bei konstantem Druck zu erhöhen.
Konzentrationsverhältnis - Das Konzentrationsverhältnis ist definiert als das Verhältnis der effektiven Öffnungsfläche zur Oberfläche des Absorbers.
Von der Platte absorbierter Fluss - (Gemessen in Watt pro Quadratmeter) - Der von der Platte absorbierte Fluss ist definiert als der einfallende Sonnenfluss, der in der Absorberplatte absorbiert wird.
Gesamtverlustkoeffizient - (Gemessen in Watt pro Quadratmeter pro Kelvin) - Der Gesamtverlustkoeffizient ist definiert als Wärmeverlust vom Kollektor pro Flächeneinheit der Absorberplatte und Temperaturdifferenz zwischen Absorberplatte und Umgebungsluft.
Umgebungslufttemperatur - (Gemessen in Kelvin) - Umgebungslufttemperatur ist die Temperatur des umgebenden Mediums.
Flüssigkeitstemperatur-Flachkollektor am Eintritt - (Gemessen in Kelvin) - Die Eintrittstemperatur des Flüssigkeits-Flachkollektors ist definiert als die Temperatur, mit der die Flüssigkeit in den Flüssigkeits-Flachkollektor eintritt.
Kollektor-Effizienzfaktor - Der Kollektorwirkungsgrad ist definiert als das Verhältnis der tatsächlichen thermischen Kollektorleistung zur Leistung eines idealen Kollektors, dessen Absorbertemperatur gleich der Flüssigkeitstemperatur ist.
Außendurchmesser des Absorberrohrs - (Gemessen in Meter) - Der Außendurchmesser des Absorberrohrs ist das Maß der Außenkanten des Rohrs, die durch seine Mitte verlaufen.
Länge des Konzentrators - (Gemessen in Meter) - Die Länge des Konzentrators ist die Länge des Konzentrators von einem Ende zum anderen Ende.

SCHRITT 1: Konvertieren Sie die Eingänge in die Basiseinheit

Massendurchsatz: 12 Kilogramm / Sekunde --> 12 Kilogramm / Sekunde Keine Konvertierung erforderlich
Molare spezifische Wärmekapazität bei konstantem Druck: 122 Joule pro Kelvin pro Mol --> 122 Joule pro Kelvin pro Mol Keine Konvertierung erforderlich
Konzentrationsverhältnis: 0.8 --> Keine Konvertierung erforderlich
Von der Platte absorbierter Fluss: 98 Joule pro Sekunde pro Quadratmeter --> 98 Watt pro Quadratmeter (Überprüfen sie die konvertierung hier)
Gesamtverlustkoeffizient: 1.25 Watt pro Quadratmeter pro Kelvin --> 1.25 Watt pro Quadratmeter pro Kelvin Keine Konvertierung erforderlich
Umgebungslufttemperatur: 300 Kelvin --> 300 Kelvin Keine Konvertierung erforderlich
Flüssigkeitstemperatur-Flachkollektor am Eintritt: 10 Kelvin --> 10 Kelvin Keine Konvertierung erforderlich
Kollektor-Effizienzfaktor: 0.3 --> Keine Konvertierung erforderlich
Außendurchmesser des Absorberrohrs: 2 Meter --> 2 Meter Keine Konvertierung erforderlich
Länge des Konzentrators: 15 Meter --> 15 Meter Keine Konvertierung erforderlich

SCHRITT 2: Formel auswerten

Eingabewerte in Formel ersetzen

q_u = (m*C_{p molar})*(((C*S_flux)/U_l)+(T_a-T_fi))*(1-e^(-(F′*pi*D_o*U_l*L)/(m*C_{p molar}))) --> (12*122)*(((0.8*98)/1.25)+(300-10))*(1-e^(-(0.3*pi*2*1.25*15)/(12*122)))

Auswerten ... ...

q_u = 12316.8826134102

SCHRITT 3: Konvertieren Sie das Ergebnis in die Ausgabeeinheit

12316.8826134102 Watt --> Keine Konvertierung erforderlich

ENDGÜLTIGE ANTWORT

12316.8826134102 ≈ 12316.88 Watt <-- Nützlicher Wärmegewinn

(Berechnung in 00.004 sekunden abgeschlossen)

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Credits

Erstellt von ADITYA RAW

DIT UNIVERSITÄT (DITU), Dehradun

ADITYA RAW hat diesen Rechner und 50+ weitere Rechner erstellt!

Geprüft von Anshika Arya

Nationales Institut für Technologie (NIT), Hamirpur

Anshika Arya hat diesen Rechner und 2500+ weitere Rechner verifiziert!

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Nutzwärmegewinn bei vorhandenem Kollektorwirkungsgrad

Gehen Nützlicher Wärmegewinn = (Massendurchsatz*Molare spezifische Wärmekapazität bei konstantem Druck)*(((Konzentrationsverhältnis*Von der Platte absorbierter Fluss)/Gesamtverlustkoeffizient)+(Umgebungslufttemperatur-Flüssigkeitstemperatur-Flachkollektor am Eintritt))*(1-e^(-(Kollektor-Effizienzfaktor*pi*Außendurchmesser des Absorberrohrs*Gesamtverlustkoeffizient*Länge des Konzentrators)/(Massendurchsatz*Molare spezifische Wärmekapazität bei konstantem Druck)))

Wärmeabfuhrfaktor konzentrierender Kollektor

Gehen Kollektor-Entwärmungsfaktor = ((Massendurchsatz*Molare spezifische Wärmekapazität bei konstantem Druck)/(pi*Außendurchmesser des Absorberrohrs*Länge des Konzentrators*Gesamtverlustkoeffizient))*(1-e^(-(Kollektor-Effizienzfaktor*pi*Außendurchmesser des Absorberrohrs*Gesamtverlustkoeffizient*Länge des Konzentrators)/(Massendurchsatz*Molare spezifische Wärmekapazität bei konstantem Druck)))

Wärmeabfuhrfaktor in zusammengesetzten Parabolkollektoren

Gehen Kollektor-Entwärmungsfaktor = ((Massendurchsatz*Molare spezifische Wärmekapazität bei konstantem Druck)/(Breite der Absorberfläche*Gesamtverlustkoeffizient*Länge des Konzentrators))*(1-e^(-(Kollektor-Effizienzfaktor*Breite der Absorberfläche*Gesamtverlustkoeffizient*Länge des Konzentrators)/(Massendurchsatz*Molare spezifische Wärmekapazität bei konstantem Druck)))

Nützliche Wärmegewinnrate im konzentrierenden Kollektor, wenn das Konzentrationsverhältnis vorhanden ist

Gehen Nützlicher Wärmegewinn = Kollektor-Entwärmungsfaktor*(Konzentratoröffnung-Außendurchmesser des Absorberrohrs)*Länge des Konzentrators*(Von der Platte absorbierter Fluss-(Gesamtverlustkoeffizient/Konzentrationsverhältnis)*(Flüssigkeitstemperatur-Flachkollektor am Eintritt-Umgebungslufttemperatur))

Nutzwärmegewinn im Verbundparabolkollektor

Gehen Nützlicher Wärmegewinn = Kollektor-Entwärmungsfaktor*Konzentratoröffnung*Länge des Konzentrators*(Von der Platte absorbierter Fluss-((Gesamtverlustkoeffizient/Konzentrationsverhältnis)*(Flüssigkeitstemperatur-Flachkollektor am Eintritt-Umgebungslufttemperatur)))

Im zusammengesetzten Parabolkollektor absorbierter Fluss

Gehen Von der Platte absorbierter Fluss = ((Stündliche Strahlkomponente*Neigungsfaktor für Strahlstrahlung)+(Stündliche diffuse Komponente/Konzentrationsverhältnis))*Durchlässigkeit der Abdeckung*Effektive Reflektivität des Konzentrators*Absorptionsvermögen der Absorberoberfläche

Momentane Sammeleffizienz des konzentrierenden Kollektors

Gehen Sofortige Sammeleffizienz = Nützlicher Wärmegewinn/((Stündliche Strahlkomponente*Neigungsfaktor für Strahlstrahlung+Stündliche diffuse Komponente*Neigungsfaktor für diffuse Strahlung)*Konzentratoröffnung*Länge des Konzentrators)

Nutzwärmegewinn bei vorhandener Sammeleffizienz

Gehen Nützlicher Wärmegewinn = Sofortige Sammeleffizienz*(Stündliche Strahlkomponente*Neigungsfaktor für Strahlstrahlung+Stündliche diffuse Komponente*Neigungsfaktor für diffuse Strahlung)*Konzentratoröffnung*Länge des Konzentrators

Kollektorwirkungsgrad für Compound-Parabol-Kollektor

Gehen Kollektor-Effizienzfaktor = (Gesamtverlustkoeffizient*(1/Gesamtverlustkoeffizient+(Breite der Absorberfläche/(Anzahl der Röhren*pi*Innendurchmesser Absorberrohr*Wärmeübertragungskoeffizient im Inneren))))^-1

Aperturfläche bei nutzbarem Wärmegewinn

Gehen Effektive Öffnungsfläche = Nützlicher Wärmegewinn/(Von der Platte absorbierter Fluss-(Gesamtverlustkoeffizient/Konzentrationsverhältnis)*(Durchschnittliche Temperatur der Absorberplatte-Umgebungslufttemperatur))

Kollektorwirkungsgrad konzentrierender Kollektor

Gehen Kollektor-Effizienzfaktor = 1/(Gesamtverlustkoeffizient*(1/Gesamtverlustkoeffizient+Außendurchmesser des Absorberrohrs/(Innendurchmesser Absorberrohr*Wärmeübertragungskoeffizient im Inneren)))

Bereich des Absorbers im zentralen Receiver-Kollektor

Gehen Bereich des Absorbers im Sammelbehälter des zentralen Empfängers = pi/2*Durchmesser des Kugelabsorbers^2*(1+sin(Felgenwinkel)-(cos(Felgenwinkel)/2))

Momentaner Sammelwirkungsgrad des konzentrierenden Kollektors auf Basis der Strahlstrahlung

Gehen Sofortige Sammeleffizienz = Nützlicher Wärmegewinn/(Stündliche Strahlkomponente*Neigungsfaktor für Strahlstrahlung*Konzentratoröffnung*Länge des Konzentrators)

Fläche des Absorbers bei gegebenem Wärmeverlust vom Absorber

Gehen Bereich der Absorberplatte = Wärmeverlust vom Kollektor/(Gesamtverlustkoeffizient*(Durchschnittliche Temperatur der Absorberplatte-Umgebungslufttemperatur))

Konzentrationsverhältnis des Sammlers

Gehen Konzentrationsverhältnis = (Konzentratoröffnung-Außendurchmesser des Absorberrohrs)/(pi*Außendurchmesser des Absorberrohrs)

Neigung der Reflektoren

Gehen Neigung des Reflektors = (pi-Neigungswinkel-2*Breitengradwinkel+2*Deklinationswinkel)/3

Solarstrahlung bei gegebener nutzbarer Wärmegewinnrate und Wärmeverlustrate vom Absorber

Gehen Strahlung der Sonnenstrahlen = (Nützlicher Wärmegewinn+Wärmeverlust vom Kollektor)/Effektive Öffnungsfläche

Nutzwärmegewinn im konzentrierenden Kollektor

Gehen Nützlicher Wärmegewinn = Effektive Öffnungsfläche*Strahlung der Sonnenstrahlen-Wärmeverlust vom Kollektor

Außendurchmesser des Absorberrohrs bei gegebenem Konzentrationsverhältnis

Gehen Außendurchmesser des Absorberrohrs = Konzentratoröffnung/(Konzentrationsverhältnis*pi+1)

Akzeptanzwinkel des 3-D-Konzentrators bei maximalem Konzentrationsverhältnis

Gehen Akzeptanzwinkel = (acos(1-2/Maximales Konzentrationsverhältnis))/2

Maximal mögliches Konzentrationsverhältnis des 3-D-Konzentrators

Gehen Maximales Konzentrationsverhältnis = 2/(1-cos(2*Akzeptanzwinkel))

Akzeptanzwinkel des 2-D-Konzentrators bei maximalem Konzentrationsverhältnis

Gehen Akzeptanzwinkel = asin(1/Maximales Konzentrationsverhältnis)

Maximal mögliches Konzentrationsverhältnis des 2-D-Konzentrators

Gehen Maximales Konzentrationsverhältnis = 1/sin(Akzeptanzwinkel)

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