Wyznaczanie współczynnika sprawności kolektora słonecznego w różnych warunkach eksploatacji

Pobierz instrukcję

Zagadnienia do opracowania.

1. Procesy przenoszenia ciepła:
   1. przewodzenie ciepła:
      • strumień energii,
      • gęstość strumienia energii,
      • współczynnik przewodnictwa cieplnego;
   2. promieniowanie temperaturowe:
      • prawo Kirchhoffa,
      • wzór Stefana – Boltzmanna,
      • prawo przesunięć Wiena,
      • teoria Rayleigha– Jeans’a,
      • kwantowa teoria Plancka;
   3. dyfuzja:
      • konwekcja,
      • prawo Ficka.
2. Promieniowanie elektromagnetyczne Słońca.
3. Efekt cieplarniany.
4. Kolektor słoneczny:
   1. rodzaje kolektorów;
   2. budowa i zasada działania kolektorów słonecznych;
   3. sprawność kolektora.
5. Budowa stanowiska pomiarowego oraz przebieg doświadczenia.

Zestaw przyrządów.

1. Kolektor słoneczny.
2. Lampa halogenowa o mocy 1 kW.
3. Wymiennik ciepła.
4. Rezerwuar wymiennika.
5. Cyfrowy miernik temperatury.
6. Trzy sondy termoelektryczne.
7. Pompa wodna z zasilaczem.
8. Suszarka.
9. Grzałka.
10. Przymiar metrowy.
11. Stoper.

Literatura.

1. R. Eisberg, R. Resnick– „Fizyka kwantowa atomów, cząsteczek, ciał stałych, jąder i cząstek elementarnych”, PWN, Warszawa 1983.
2. D.Halliday, R. Resnick, J. Walker– „Podstawy fizyki”, T2., PWN, Warszawa 2003.
3. W. Lewandowski– „Proekologiczne odnawialne źródła energii”, WNT, Warszawa 2002.
4. Z. Pluta– „Słoneczne instalacje energetyczne”, Oficyna Wyd. Politechniki Warszawskiej 2007.
5. M. Zawadzki–„Kolektory słoneczne pompy ciepła na tak”, Oficyna Wydawnicza Polska Ekologia, Warszawa 2003.
6. PHYWE Systeme GmbH&Co.KG– “Solar Ray Collector”, Laboratory Experiments, Physics 3.6.01- 00,2008.
7. L. Andrèn – “Solar Installations. Practical Applications for the Built Environment”, James& James Science Publishers, London 2003.
8. R. Eisberg, R. Resnick– “Quantum Physics of Atom, Molecules, Solids, Nuclei and Particles”, John Wiley&Sons Ltd, New York 1985.
9. D. Halliday, R. Resnick, J. Walker–“Fundamentals of Physics”,John Wiley&Sons Ltd, New York 2001.
10. M. Fox–“Optical Properties of Solid”,Oxford University Press, Oxford 2001.

Determination of the efficiency factor of solar collector in various operating conditions

Download instruction

Background theory

1. Heat transfer processes:
   1. heat conduction:
      • energy flux,
      • energy flux density,
      • coefficient of thermal conductivity;
   2. thermal radiation:
      • Kirchhoff’s law,
      • Stefan–Boltzmann law,
      • Wien’s displacement law,
      • Rayleigh–Jeans law,
      • Planck’s quantum theory;
   3. diffusion:
      • convection,
      • Fick’s law.
2. Electromagnetic radiation of the Sun.
3. The greenhouse effect.
4. Solar Collectors:
   1. types of collectors;
   2. construction and operation of solar collectors;
   3. collector efficiency.
5. Construction of a measuring station and overview of the experiment.

Apparatus

1. Solar collector.
2. Halogen lamp with power of 1 kW.
3. Heat exchanger.
4. Heat exchanger reservoir.
5. Digital temperature gauge.
6. Three thermocouple probes.
7. Water pump with power supply.
8. Hair dryer.
9. Heater.
10. Tape measure.
11. Stopwatch.

Literature

1. PHYWE Systeme GmbH & Co.KG – “Solar Ray Collector”, Laboratory Experiments, Physics 3.6.01- 00, 2008.
2. L. Andrèn  – “Solar Installations. Practical Applications for the Built Environment”, James &James Science Publishers, London 2003.
3. R. Eisberg, R. Resnick – “Quantum Physics of Atom, Molecules, Solids, Nuclei and Particles”, John Wiley & Sons Ltd, New York 1985.
4. D. Halliday, R. Resnick, J. Walker – “Fundamentals of Physics”, John Wiley & Sons Ltd, New York 2001.
5. M. Fox –“Optical Properties of Solid”, Oxford University Press, Oxford 2001.