Самодельные солнечные коллекторы

РЕКЛАМА НА ФОРУМХАУС

Скажите, а возможен ли такой вариант коллектора:

1) переносчиком тепла является не воздух, не вода, а сама медь (один из лучших материалов по теплопроводности, насколько я сужу по интернет-источникам)

2) соответственно медный провод (правильно рассчитанного сечения - это ещё надо оценить, как его правильно рассчитать?) прокладывается от места нагрева солнечными лучами к месту аккумуляции тепла, при этом изолируется (чем? тоже обсуждаемо) от потерь тепла на тех участках, где теплопередача в окружающую среду не нужна.

3) ну и сам механизм: лучами солнца нагреваются медные пластины или провода (большого сечения) и далее они же сами просто передают тепло в нужное место (аккумулятор тепла). При этом площадь контакта меди с местом сброса тепла должна быть пропорциональной полученному теплу в месте сбора тепла. Т. е. если солнце нагревает пластины/провод площадью S1 с мощностью P1, то передача тепла в грунт/воду/иной аккумулятор будет происходить менее интенсивно (мощность p2 для аналогичной площади S1) => площадь (S2) контакта с поверхностью в месте сброса тепла должна быть больше во столько же раз, во сколько p2 меньше P1. (это я предполагаю линейную зависимость, возможно она и не линейная для разных способов-аккумуляторов).

Прошу сообщить - реальна ли идея? Какие слабые места? Каков её возможный КПД? (с учетом отсутствия в данном случае вентиляторов и пр. устройств для передачи тепла - т. е. максимально пассивный метод)

Побочные полезные свойства - "затолкать" куда-либо (в землю, в скважину и т. д.) провод проще, чем трубы с водой, конструкция более примитивна и тем самым более надежна.

При этом возможно, что саму медь в месте съема тепла надо чем-то покрыть от хим. воздействия среды (жидким стеклом? или чем-то таким, что хорошо передает тепло, но не подвержено хим. воздействию среды в месте передачи тепла).

 

Тогда уж лучше тепловые трубы

 

) оно конечно лучше и лушче гораздо (судя по комментарию автора ролика), но вот уже о простоте и бюджетности речь явно никак не идет) да и это уже трубки, которые могут вскрыться и всё закаченное в них "добро" вытечет в жилую или садовую зону.

К сожалению, талантом сходу соизмерять тех. показатели не обладаю, потому пока только вот ту умозрительную идею накидал, в режиме мозгового штурма.
Если кто понимает происходящие физически-температурные процессы, на основе которых можно заранее и без всяких экспериментов и затрат времени и денег сказать о НЕ-эффективности использования ТОЛЬКО МЕДИ в качестве переноса тепла от места сбора к месту аккумуляции - буду благодарен, спасибо.

 

Тепловая трубка, показанная в ролике, передает мощность порядка 30 ватт (диаметр 6 мм).Медный стержень такого сечения передаст мощность в 1000 раз меньше, т. е. около 0,03 вт.(Г.Н.Алексеев-,Общая теплотехника,)Вы собираетесь построить медеплавильный завод, чтобы изготовить теплопроводы для передачи мощности хотя бы 10 квт.

 

Хорошо. А с чем связаны такие "потери" в простой меди? Просто не понимаю, куда девается принятое тепло?

Предположения:

1) если происходят потери на промежуточных участках - то они должны теплоизолироваться, открытыми остаются только точка приема солнечного тепла и конечная точка сброса тепла.

2) или дело в самой меди - в чем? большая часть тепла воспринятого ею уходит не на передачу а на какие-то процессы в ней самой?

Просто если исходить из закона сохранения энергии - то в чем затык, куда девается тепло ею (медью) воспринятое? И почему она сама не может служить переносчиком тепла?

3) Скорость передачи тепла - не волнует. Если у меди высокая теплоемкость, т. е. ей требуется значительный объем тепла для саморазогрева перед тем, как она начнет передавать тепло в аккумулятор, то и фиг с ним. Просто когда солнце сядет она будет продолжать отдавать ранее накопленное ею тепло, пока температура в меди не сравняется с аккумулятором. Т. е. процесс теплопередачи сдвигается по временной шкале, это не будет означать, что он в начале процесса был не эффективным, нет, это всё компенсируется продолжением отдачи тепла в аккумулятор уже после захода солнца.

Если не трудно - скажи в чем ошибка в моих предположениях. Спасибо.

 

Давайте зайдем с другого конца: солнце нагрело медный лист, от него нагрелся медный сплошной стержень определенного диаметра (не маленького диаметра, а значит не маленького веса, и не маленькой стоимости), с другого конца стержня снимаем передаваемое тепло. Солнце село (за тучу или совсем) тепло стало передаваться наоборот от аккумулятора, где накапливалось, в окружающую среду. И ничем на этот процесс повлиять нельзя. Если бы переносчиком служил жидкий теплоноситель в трубе, мы бы остановили насос и все. В тепловой трубе это делается само собой.
Медь может служить переносчиком тепла, но только на коротком расстоянии. То есть теплообменник в самом коллекторе и теплообменник в аккумуляторе тепла.

 

kivik71
думаю, что данный вопрос обратного переноса тепла снимается полной теплоизоляцией на промежуточных этапах переноса тепла и теплоизоляцией от охлаждения наружным воздухом (тем же поликарбонатом) в месте приема тепла.
Поэтому по всей системе установится температура равная температуре теплоаккумулятора с минимальными дальнейшими потерями в ночной период.

По формулам расчет мощности теплопередачи - проблему в использовании только медных труб понял. Пришлось обратиться к формулам физики. Отвечу чуть позже.

 

Понял математически в чем причины "потерь".

Посмотрел физические формулы по расчету мощности передачи тепла.

По ним для меди выходит, что:

1) медный лист размером 10x10 см и толщиной 0,5 мм.
если делать расчет для разности температур в 30 и в 60 гр. (разность в месте приема по сравнению с обратной стороной листа), то лист потенциально способен передавать тепло с мощностью 240-480 кило(!)Вт.
Только успевай принимать )
То есть свойства самой меди многократно превышают мощности солнца по передаче тепла на такую площадь.

И совсем другая ситуация в трубке/проводе:
2) медный провод, толстый, например сечением 16 кв. мм.
Он способен передавать тепло например на свою же длину в 10 метров (а меньшую длину не имеет смысла брать в расчет) только с мощностью 0,03-0,05 Вт (0,00005 кВт) для того же диапазона разности температур.

Падение мощности колоссальное, из-за значительно меньшей площади контакта при передаче тепла (10x10 см = 10 000 кв. мм. в первом случае, против 16 кв. мм. во втором случае), а также длины передачи (0,5 мм. в первом случае, против 10 000 мм. во втором случае).

 

Вот почему происходит падение мощности в 20 000 раз только из-за длины передачи? Тут физического смысла не знаю, но по формулам получается так. Видимо во что-то преобразуется полученное от источника тепло...

 

@stroika222, если уж развивать Ваши мысли по передаче тепла только медью, предложу вариант: заставить механически двигаться нагретый медный лист/стержень/проволоку от места приема тепла к месту отдачи тепла, но это не получится без дополнительных затрат энергии на перемещение.

 

Сопротивление теплопередаче за счет рекомбинации молекул меди в кристаллической решетке.

 

Ребята всю тему читать некогда, подскажите плз. что делать с медью что бы она лучше поглощала тепло?

 

чернить

 

А точнее, покрывать селективным покрытием.
@nim_int3, ссылку на тему по селективным покрытиям дать? Только боюсь, там тоже много читать надо.