Самодельный воздушный солнечный коллектор

ой, расскажите, пожалуйста, о других способах передачи тепла помимо первоначальной теплопроводности нагревательного элемента, читай металлической поверхности
в металле есть конвекция? удивили, честно признаюсь
или излучение? так Вы же его черной краской, кажется, собирались покрыть
нет? а над металлом у Вас воздух или таки вакуум?

чтобы в воздухе возникла конвекция, он сначала должен от чего-то нагреться, т. е. кто-то ему должен передать теплоту

Да, Вы правы, в цифрах в тексте есть ошибка, которую нельзя исправить - об этом выше сказано

 

@Hochuvseznat, вы сравниваете теплопроводность металлов с водой и воздухом, забывая, что у воздуха и воды есть еще конвекция. Как только вода или воздух нагрелись от контакта с металлом, они поднимаются вверх, уступая место холодному воздуху или воде. Т. е. дельта металл / воздух или вода не будет снижаться, как это происходит при передаче тепла в твердом теле. Поэтому надо сравнивать не теплопроводности металлов с водой или воздухом, а тепловые сопротивления.

Ничего себе не влияет. Еще как влияет. Умножаем тариф Москвы 1,41 руб/кВт*ч на полученную энергию за 5 лет - 400 кВтч и получаем, что конкурентная цена 565 руб./м2.

 

@юнс, с удовольствием посмотрел бы на Ваши расчеты

что же касается конвекции, то если у Вас есть отбор воздуха, то, насколько я помню, ею можно пренебречь

ЗЫ нам все равно мало для окупаемости
для развлечения - пойдет, для окупаемости - никуда

 

Так это же ваш расчет, я только поправил ошибку:

18 заменил на 400.

 

я имел в виду расчеты не в части экономики - тут спора нет
а в части конвекции
как бы Вы посчитали скорость движения потока от этого?
совершенно понятно, что подогретый воздух легче, но как это будет выглядеть в цифрах?

 

Нужно моделировать в программе для тепловых расчетов. Нарисуйте конкретную модель.

 

пожалуйста
ржавый лист железа длиной 4 метра, шириной 1 метр и толщиной 0,4 мм температурой 50*С обдувается с одной стороны потоком воздуха с температурой +20*С со скоростью 0,5 м/с
определить количество теплоты, отдаваемое металлом
а для этого, как раз, надо корректно определить конвективную составляющую коэффициента теплоотдачи и лучистую составляющую коэффициента теплоотдачи от стенки металла к воздуху

лучистая будет составлять 5,35 Ватт/(м2*град)
а конвективная?

ЗЫ формула для расчета лучистой = 0,8*5,7*(323^4 - 293^4)*10^(-8)/(323-293) = 5,35
0,8 - приведенная степень черноты поверхности ржавого железа
5,7 Ватт/(м2*град^4) - коэффициент излучения АЧТ
323 - температура железа в К
293 - температура воздуха в К

отсюда легко видеть, что при увеличении температуры металла ещё на 10*С до 60*С лучистая вырастет ненамного - до 5,62
сделаю таблицу для удобства
если температура воздуха +20*С, то лучистая составляющая теплообмена будет при температуре металла =
30*С - 4,84
40*С - 5,09
50*С - 5,35
60*С - 5,62
70*С - 5,91
80*С - 6,21

кстати, степень черноты "сталь листовая шлифованная" = 0,55-0,61
а "железо полированное" = 0,14-0,38
"оцинковка блестящая" = 0,23
"зеркало" = 0,02
"вода" = 0,95
"лак черный матовый" = 0,96

отсюда же следуют другие выводы:
1. действительно, окрашивание черным цветом улучшает лучистый теплообмен
2. красить черной краской внутреннюю поверхность воздушного коллектора с гофротрубой внутри бессмысленно - лучше сделать отражающую поверхность

 

Как расположен лист: горизонтально, вертикально или под углом? Воздух дует вдоль листа? С широкой стороны или с узкой? Толщина воздушного канала? Материал прозрачного укрытия: стекло, пленка или СПК? Или без укрытия?

 

горизонтально, поток течет вдоль длины листа, толщина канала 0,2 метра, пленка

 

@Hochuvseznat, в интернете много всяких калькуляторов теплопроводности. Вот, например, расчет свободной конвекции https://caetec.ru/raschet-svobodnoj-konvekczii#128

 

им тяжело доверять, увы

 

@sad1,
у этих, например, Теплопроводность, λ, Вт/(м*0C×сек)
лямбдой традиционно обозначается коэффициент теплопроводности
но, емнип, размерность коэффициента теплопроводности не содержит "сек"

 

На картинке распределение температур на продольном вертикальном разрезе ВСК размером 4 * 1 * 0.2 м. Температура листа 50 град. поддерживается постоянно. Снизу и с боков идеальная теплоизоляция, и боковые стенки из идеального теплоизолятора. Снаружи +20, без ветра.

Средняя температура воздуха на выходе составила 24.8 град.
Средний коэффициент теплоотдачи (конвекция) 4.78 Вт / (м2 * град)
Тепловой поток (конвекция) от металлического листа 558 Вт, или 558 / 4 = 139,5 Вт / м2
А теперь сравним тепловые сопротивления от теплопроводности воздуха и от конвекции. Возьмем среднюю толщину воздуха 0.1 м, тогда тепловое сопротивление воздуха, обусловленное теплопроводностью составит 0.1 / 0.024 = 4.17 м2 * град / Вт. В то время, как тепловое сопротивление, обусловленное конвекцией 1 / 4.78 = 0.21 м2 * град / Вт. Разница в 20 раз!

 

ну вот, а если подставить цифры сюда https://caetec.ru/raschet-koefficzientov-teplootdachi/#129, то коэффициент теплоотдачи без лучистой составит от 2,58-2,60 Вт/(м2*С), что так себе, но в порядках совпадает с Михеевыми
и сама лучистая остается на уровне 5,32 Вт/(м2*С)
в сумме будет 5,32+2,58 = 7,90 Вт/(м2*С)
разница аналитики с расчетными результатами больше 50%
и куда податься бедному декханину?

 

и, кстати, поправьте меня, если я ошибаюсь
у Вас нигде в модели нет того, что воздух обдувает именно металл, не так ли?
у нас есть только одно условие: постоянство температуры поверхности (чего не бывает в реальности)
значит мы не знаем - металл там или нет

"а если нет разницы, то зачем платить больше? "