Quyosh suv isitish poligeneratsiya tizimidagi issiqlik uzatilishi va havo oqimining sirkulyatsiya jarayonlari

Dolzarbligi: Quyosh suv isitish tizimlari energiya ta’minotining barqaror va ekologik xavfsiz manbai sifatida jadal rivojlanib borayotgan sharoitda, ularning issiqlik samaradorligini oshirish va energiya yetkazib berishning uzluksizligini ta’minlash masalalari ayniqsa muhim ahamiyat kasb etmoqda. Bunda issiqlik uzatish jarayonlari, xususan konvektiv almashinuvning Nyusselt soniga bog‘liqligi, tizimning asosiy ishlash ko‘rsatkichlarini belgilab beruvchi hal qiluvchi omil hisoblanadi. Tadqiqotning dolzarbligi shundaki, mavjud adabiyotlarda quyosh suv isitkichlari bo‘yicha ko‘plab ishlar mavjud bo‘lsa-da, issiqlik almashinuvining aniq fizik mexanizmlari, oqim rejimining harorat taqsimotiga ta’siri va kollektor chiqishidagi issiqlik quvvati bilan o‘zaro bog‘liqligi yetarlicha chuqur ochib berilmagan. Ayniqsa, massa sarfi, absorber geometriyasi, ishchi suyuqlikning termofizik xossalari va quyosh nurlarining o‘zgaruvchan intensivligi kabi real ishlash sharoitlari uchun yanada aniq va ishonchli korrelyatsiyalar zarur. Shu jihatdan, ushbu tadqiqot issiqlik almashinuvi jarayonlarini tavsiflashning yangi metodik yondashuvlarini taklif etishi, analitik va empirik modellarning aniqligini oshirishi hamda ilg‘or raqamli modellashtirish orqali quyosh suv isitkichlarining konstruktiv yechimlarini optimallashtirishga imkon berishi bilan dolzarb hisoblanadi. Olingan natijalar issiqlik barqarorligini ta’minlash, energiya yo‘qotishlarini kamaytirish va tizimning umumiy samaradorligini oshirishga qaratilgan innovatsion echimlarni ishlab chiqishda katta ahamiyatga ega.

Maqsad: Ushbu tadqiqotning asosiy maqsadi — quyosh suv isitish poligeneratsiya tizimlarida sodir bo‘ladigan issiqlik uzatish, tabiiy va majburiy sirkulyatsiya jarayonlarini chuqur tahlil qilish, ularning termogidravlik xususiyatlarini aniqlash hamda tizim samaradorligini oshirishga xizmat qiladigan yangi ilmiy yondashuvlarni ishlab chiqishdan iboratdir. Tadqiqotda, ayniqsa, quyosh kollektoridan suv saqlagich (tank)ka bo‘lgan tabiiy termosifon oqimining shakllanishi, suv qatlamlanishi (stratifikatsiya), bosim farqi hosil bo‘lishi va sirkulyatsiya intensivligining Nyusselt soni, Reynold soni hamda issiqlik tashuvchi muhit zichligiga bog‘liqligi aniqlanadi.

Usullari: Ushbu tadqiqotda quyosh suv isitish poligeneratsiya tizimidagi issiqlik uzatish va suyuqlik hamda havo oqimining tabiiy va majburiy sirkulyatsiya jarayonlari nazariy, hisoblash hamda raqamli modellashtirish usullari asosida o‘rganildi. Dastlab termosifon tizimidagi tabiiy sirkulyatsiya kollektor–tank konturida suvning qizishi, zichlikning kamayishi, sovuq suvning pastki qatlamga cho‘kishi va tank ichida vertikal qatlamlanish jarayonlari orqali tahlil qilindi. 

Natijalar: Ushbu tadqiqotda quyosh suv isitish poligeneratsiya tizimidagi issiqlik uzatish va sirkulyatsiya jarayonlari nazariy tahlil, hisoblash modellari va raqamli simulyatsiyalar asosida o‘rganildi. Termosifon tizimida suvning qizishi natijasida zichlik kamayishi, sovuq suvning pastki qismga cho‘kishi va tank ichidagi qatlamlanish tabiiy sirkulyatsiya mexanizmini aniqlash uchun asos qilib olindi. Sirkulyatsiyani hosil qiluvchi bosim farqi balandlik farqi va suv zichliklarining o‘zgarishi bo‘yicha baholandi. Issiqlik almashinuvi Nyusselt, Reynold va Prandtl sonlariga asoslangan korrelyatsiyalar orqali hisoblandi. Turbulent oqim sharoitida absorber kanallaridagi issiqlik almashinuvini kuchaytirish uchun qo‘pol yuzalar va turbulizatorlar qo‘llandi. Termogidravlik samaradorlik bosim yo‘qotishlari va issiqlik o‘tish koeffitsientlari nisbatiga qarab baholandi. Eksperimental o‘lchashlar CFD (ANSYS Fluent) modellashtirish natijalari bilan solishtirildi.