3.2. Стенд "Атон" для тепловых испытаний плоских солнечных коллекторов
При разработке испытательного стенда за основу была взята схема с разомкнутым контуром, так как она обеспечивает более высокую стабильность расхода теплоносителя в контуре и более высокую точность поддержания температуры на входе в коллектор, чем при использовании замкнутой схемы.
Принципиальная схема стенда представлена на рис. 3.3.Стенд состоит из подставки для монтажа испытываемого коллектора, циркуляционного контура, датчиков и измерительного комплекса, системы управления и питания.
Испытуемый коллектор устанавливается на металлической опорной раме плоскость, которой обращена на юг и наклонена под углом 45° к горизонту (рис. 3.4).
Рис. 3.3. Принципиальная схема испытательного стенда "АТОН"
К - испытываемый солнечный коллектор; 5j - накопительный бак; Б2 - бак постоянного уровня; 7"j - термостат точной доводки температуры; Т2 - проточный термостат; П - пиранометр; М - ультразвуковая метеостанция; Р - ультразвуковой расходомер; Вр-.Вз - вентили; ОК- обратный клапан; Ни Н2 - циркуляционные насосы; ТС1г ТС2/ ТС3, ТС4, ТС5 - электрические термометры сопротивления: на входе в коллектор, на выходе из коллектора, окружающего воздуха, верхнего бака постоянного уровня и накопительного бака; КМ- контроллер многоканальный; ЭВМ - вычислительный комплекс.
Рис. 3.4. Установленный на опорной раме солнечный коллектор
Стенд включает в себя два бака Бх и Б2. Перед началом испытаний теплоноситель (вода) в нижнем накопительном баке Bi емкостью 750 литров (рис. 3.5) нагревается с помощью проточного термостата Т2 (рис. 3.7) мощностью 15 кВт до температуры, примерно соответствующей планируемой в эксперименте температуре на входе в солнечный коллектор. Теплоноситель в баке постоянно перемешивается с помощью насоса Hi для предотвращения температурной стратификации. Большой объём и, следовательно, большая тепловая инерция позволяют использовать накопительный бак без теплоизоляции. В процессе эксперимента при помощи насоса Нг теплоноситель из бака Bi поступает в теплоизолированный бак постоянного уровня Б2 емкостью 50 литров (рис.
3.6), расположенный выше испытуемого солнечного коллектора. Здесь теплоноситель доводится до требуемой температуры с помощью термостата точной доводки Ть Из бака теплоноситель по теплоизолированному трубопроводу подаётся на вход испытываемого солнечного коллектора.Рис. 3.6. Теплоизолированный бак постоянного уровня с установленным термостатом точной доводки и термометром сопротивления
Рис. 3.5. Накопительный бак ёмкостью 750 литров
Рис. 3.7. Проточный термостат: а) нагреватель, б) блок автоматики
Теплоносителем в испытательном контуре служит вода. В случае необходимости в зимнее время тепловые испытания солнечных коллекторов могут выполняться с антифризом. На подводящем и отводящем трубопроводах установлены запорные вентили, с помощью которых и регулирующего вентиля на подводящем трубопроводе можно изменять расход теплоносителя через солнечный коллектор. Для удаления воздуха из солнечного коллектора при его заполнении водой в верхней части контура предусмотрен воздушный вентиль.
Теплоизоляция бака постоянного уровня выполнена теплоизоляционным материалом "энергофлекс" и обмотана сверху защитным материалом. В качестве трубопроводов использованы гибкие металлопластиковые трубы. Их теплоизоляция выполнена трубчатым теплоизоляционным материалом "энергофлекс".
Отличительной особенностью схемы стенда является использование двух термостатов, один из которых (термостат точной доводки) установлен непосредственно в баке постоянного уровня, что позволяет гарантированно поддерживать температуру на входе в коллектор, с погрешностью ±0,1°С, чем обеспечивается одно из
основных требований методик тепловых испытаний СК- жесткая стабилизация температуры теплоносителя на входе в коллектор.