Zadanie Zadanie 7.5.25: Ogrzewanie płynu w kolektorze słonecznym

Punkty: 3 pkt
Dział: Zjawiska cieplne · Ciepło
Trudność: Poziom trudności: średnie

Ogrzewanie płynu w solarnym kolektorze próżniowym: bilans mocy i czas nagrzewania.

Treść zadania

Próżniowy rurowy kolektor słoneczny o powierzchni apertury

S = 2{,}0\,\text{m}^2

podgrzewa płyn solarny (roztwór glikolu) w obiegu pierwotnym instalacji. Natężenie promieniowania słonecznego wynosi

I = 900\,\frac{\text{W}}{\text{m}^2}

, a sprawność cieplna kolektora

\eta = 75\%

. Objętość płynu solarnego w przewodach kolektora wynosi

V = 3{,}0\,\text{l}

. Gęstość płynu to

\rho = 1040\,\frac{\text{kg}}{\text{m}^3}

, a jego ciepło właściwe

c = 3500\,\frac{\text{J}}{\text{kg}\cdot\text{K}}

. **a)** Oblicz masę

m

płynu oraz ciepło

Q

potrzebne do ogrzania go od

t_1 = 20^\circ\text{C}

t_2 = 120^\circ\text{C}

. **b)** Oblicz moc użyteczną

P_{\text{u}}

dostarczaną płynowi. **c)** Oblicz czas ogrzewania. Przyjmij, że natężenie promieniowania i sprawność pozostają stałe, cały strumień ciepła użytecznego ogrzewa płyn, płyn ma w każdej chwili jednolitą temperaturę, a pojemność cieplną kolektora i przewodów oraz dodatkowe straty ciepła pomijamy. Wynik podaj w sekundach i minutach.

Odpowiedź i wynik końcowy

**a)**

m = 3{,}12\,\text{kg}

Q = 1092\,\text{kJ}

**b)**

P_{\text{u}} = 1350\,\text{W}

**c)**

t \approx 809\,\text{s} \approx 13\,\text{min } 29\,\text{s}