|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ЕНЦИКЛОПЕДІЯ РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ ТА ЕЛЕКТРОТЕХНІКИ Сонячні печі. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки
Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Альтернативні джерела енергії Успішне використання сонячних печей (плит) відзначалося в Європі та Індії вже у 18 столітті. Сонячні плити та духові шафи поглинають сонячну енергію, перетворюючи її на тепло, що накопичується всередині замкнутого простору. Поглинене тепло використовується для варіння, смаження та випікання. Температура сонячної печі може досягати 200 градусів Цельсія. Сонячні печі бувають різних форм та розмірів. Наведемо кілька прикладів: духова шафа, піч-концентратор, рефлектор, сонячний пароварочний апарат тощо. При всій різноманітності моделей всі печі вловлюють тепло і утримують його в теплоізольованій камері. У більшості моделей сонячне світло безпосередньо впливає на їжу. Ящикові сонячні печі Скринькові сонячні печі складаються з добре ізольованої коробки, пофарбованої всередині в чорний колір, в яку поміщають чорні каструлі з їжею. Коробка накривається двошаровим вікном, яке пропускає сонячне випромінювання в ящик і утримує тепло всередині. На додаток до нього кріпиться кришка з дзеркалом на внутрішній стороні, яка, будучи відкинутою, посилює падаюче випромінювання, а в закритому вигляді покращує теплоізоляцію печі.
Основні переваги ящикових сонячних печей:
Вони щодо недорогі (проти іншими типами сонячних печей). Притаманні їм, звичайно, і деякі недоліки:
Завдяки своїм перевагам, сонячні печі-ящики є найпоширенішим видом сонячних печей. Вони бувають різних видів: промислового виробництва, кустарні та саморобні; формою можуть нагадувати плоску валізку або широку низьку скриньку. Бувають і стаціонарні печі, виготовлені з глини, з горизонтально розташованою кришкою (у тропічних та субтропічних районах) або похилою (в помірному кліматі). Для сім'ї із п'яти осіб рекомендуються стандартні моделі з площею апертури (вхідної площі) близько 0,25 м2. У продажу зустрічаються і більші варіанти печей – 1 м2 і більше. Рекомендації для будівництва сонячних печей Так як тепло, поглинене внутрішньою поверхнею коробки, має передаватися каструлям, найкращий матеріал для коробки - алюміній, що має високу теплопровідність. До того ж, алюміній не схильний до корозії. Наприклад, сталевий ящик, навіть із гальванічним покриттям, не може довго протистояти гарячому та вологому середовищу всередині печі в процесі приготування їжі. Листова ж мідь надто дорога. Зовні коробки не можна прикріплювати металевими деталями, які можуть створити теплові містки. Теплоізоляційним матеріалом може бути скло, синтетична вата або який-небудь природний матеріал (лушпиння арахісу, кокосових горіхів, рису, кукурудзи і т. д.). Який матеріал не використовувався, він повинен залишатися сухим. Кришка печі може складатися з одного або двох стекол з повітряним прошарком. Відстань між двома шарами скла зазвичай становить 10-20 мм. Дослідження показали, що використання прозорого матеріалу з комірчастою структурою, який ділить внутрішній простір на маленькі вертикальні осередки, може суттєво зменшити втрати печі, таким чином збільшуючи її ефективність. Внутрішнє скло піддається термічній дії, тому часто використовується загартоване скло; або обидва шари можуть складатися зі звичайного скла товщиною близько 3 мм. Зовнішня кришка сонячної печі є відбивачем, який посилює падаюче випромінювання. Відбиваючою поверхнею може служити звичайне скляне дзеркало, пластмасовий лист з покриттям, що відбиває, або неб'ється металеве дзеркало. У крайньому випадку можна використовувати фольгу від сигаретних пачок. Зовнішня коробка сонячної печі може бути виготовлена із дерева, склопластику або металу. Склопластик легкий, недорогий та водостійкий, але не дуже довговічний в умовах безперервного використання. Деревина міцніша, але важча і більш схильна до псування через вологість. Алюмінієві листи у поєднанні з дерев'яними кріпленнями утворюють найбільш якісну поверхню, стійку до механічних впливів, перепадів температури та вологості. Армована алюмінієм дерев'яна коробка найбільш міцна, але вона коштує дорожче і досить важка, до того ж, її виготовлення вимагає часу. Продуктивність стандартної сонячної печі із площею апертури 0,25 м2 сягає близько 4 кг їжі щодня, тобто. достатня для сім'ї із п'яти осіб. Пікова температура всередині сонячної печі може досягати більше 150°C у сонячний день у тропіках; це приблизно на 120°З вище температури навколишнього повітря. Оскільки вода, що міститься в продуктах харчування, не нагрівається вище 100°C, то температура всередині наповненої печі завжди буде нижче. Температура сонячної печі різко знижується, коли в неї поміщають посуд з їжею. Важливо й те, що температура залишається значно нижчою за 100°З більшу частину часу приготування. Але температура кипіння 100°C не потрібна для приготування більшості овочів та каш. Середній час приготування їжі в сонячній печі становить 1-3 години у хороших сонячних умовах та помірного завантаження. Використання тонкостінних алюмінієвих каструль значно скорочує час приготування порівняно з посудом із нержавіючої сталі. Крім того, впливають і такі фактори:
Дзеркальні печі з відбивачем Найпростіша дзеркальна піч є параболічним рефлектором і підставкою для каструлі, розташованою у фокусі печі. Якщо піч виставлена Сонце, то сонячне світло відбивається від усіх рефлекторів в центральну точку (фокус), нагріваючи каструлю. Рефлектор може являти собою параболоїд, виготовлений, наприклад, з листової сталі або фольги, що відображає. Поверхня, що відображає, зазвичай виготовлена з полірованого алюмінію, дзеркального металу або пластику, але може складатися також з безлічі маленьких плоских дзеркал, прикріплених до внутрішньої поверхні параболоїда. Залежно від потрібної фокусної відстані рефлектор може мати форму глибокої миски, в яку повністю занурюється каструля з їжею (коротка фокусна відстань, посуд захищений від вітру) або дрібної тарілки, якщо каструля встановлюється у фокусній точці на певній відстані від рефлектора.
Усі печі-відбивачі використовують лише пряме сонячне випромінювання, і тому повинні постійно повертатися за Сонцем. Це ускладнює їх експлуатацію, оскільки ставить користувача залежність від погоди та регулюючого пристрою. Переваги дзеркальних печей:
Перелічені переваги супроводжують і деякі недоліки:
Складність поводження з цими печами у поєднанні з тим фактом, що кухар змушений стояти на Сонці, є головною причиною їхньої невисокої популярності. Але в Китаї, де приготування їжі традиційно потребує високої температури та потужності, вони широко поширені. Теплова потужність сонячних печей Теплова потужність сонячної печі визначається кількістю сонячної радіації, робочою поглинаючою поверхнею печі (зазвичай між 0,25 м2 та 2 м2) та її термічним ККД (зазвичай 20-50%). У таблиці порівнюються типові значення площі, ефективності та потужності для ящикової печі та печі-відбивача. Стандартні значення площі, ефективності та продуктивності ящикової печі та печі-відбивача
Як правило, печі-рефлектори мають набагато більшу робочу поверхню, ніж ящикові. Отже, вони набагато потужніші, на них можна кип'ятити більше води, готувати більше їжі, або обробляти порівнянні за менший проміжок часу. З іншого боку, їхня теплова ефективність нижча, тому що посуд остигає під впливом атмосфери. У тропічних та субтропічних країнах можна розраховувати на ясну погоду та нормальне щоденне освітлення майже цілий рік. Близько полудня, коли сумарна сонячна освітленість досягає 1000 Вт/м2, цілком реально розраховувати на теплову потужність 50-350 Вт, залежно від типу та розміру плити. Кількість випромінювання вранці та вдень, природно, нижча і не може повністю компенсуватися системою стеження за Сонцем. Для порівняння: спалювання 1 кг сухої деревини виробляє приблизно 5000 Вт, помножені на термічний ККД плити (15% для примітивного вогнища та 25-30% для покращеної кухонної плити, що використовується в країнах, що розвиваються). Теплова потужність, що фактично досягає посуду, становить, таким чином, 750-1500 Вт. Кількість сонячної радіації різко знижується при хмарності та в сезон дощів. В умовах нестачі прямого випромінювання сонячна піч непридатна ні для чого, крім зберігання готової їжі у теплому вигляді. Слабким місцем сонячних печей (незалежно від їх типу) є те, що в хмарні та дощові дні (2-4 місяці на рік для більшості країн, що розвиваються) їжу доводиться готувати за допомогою звичайних засобів: на дровах, газовому або гасовому пальнику. Сонячне випромінювання та печі Головною передумовою успішного використання сонячної печі є адекватна освітленість із невеликою кількістю хмарних днів протягом року. Тривалість та інтенсивність сонячного випромінювання повинні дозволяти використання сонячної печі протягом тривалих періодів. У той час як у Центральній Європі приготування їжі з використанням сонячної енергії можливе у сонячний літній день, для сонячної печі бажано мінімальну кількість сонячної енергії 1500 кВт·год/м2 на рік (що відповідає середній щоденній інсоляції 4 кВт·год/м2). Але середньорічні показники можуть іноді вводити в оману. Істотна умова для придатності сонячної печі – це стабільна літня погода, тобто регулярні, передбачувані періоди безхмарних днів. Ресурси сонячної енергії у різних країнах суттєво відрізняються навіть у межах тропічного поясу у країнах третього світу. Наприклад, сонячне випромінювання в більшості регіонів Індії вважається дуже добрим з точки зору використання сонячної енергії. Середня кількість сонячної енергії становить від 5 до 7 кВт·год/м2 на день залежно від регіону. На більшій частині території країни освітленість досягає мінімуму протягом сезону дощів і майже так само мала протягом грудня та січня. Клімат та сонячний потенціал Кенії сприятливі для використання сонячних печей. Кенія розташована близько до екватора і тому має тропічний клімат. У столиці країни Найробі кількість сонячної енергії становить від 3,5 кВт·год/м2 на день у липні до 6,5 кВт·год/м2 на день у лютому, а в інших областях залишається практично незмінною (6,0 - 6,5 кВт·ч/м2 щодня у провінції Лодвар). Сонячна радіація в Найробі дозволяє готувати їжу за допомогою сонячної енергії дев'ять місяців на рік (крім червня-серпня). З іншого боку, у хмарні чи туманні дні доводиться покладатися традиційні види палива. Однак, у провінції Лодвар сонячними печами можна користуватися цілий рік. Сонячні печі для країн, що розвиваються Мета використання сонячних печей, безсумнівно, полягає в економії енергії в умовах подвійної енергетичної кризи: криза бідних верств населення, що полягає у дефіциті дров, і криза національної енергетики - зростаючий тиск на її платіжний баланс.
Порівняно з іншими країнами, країни, що розвиваються, споживають дуже мало енергії. Наприклад, норма споживання енергії душу населення Індії 1982 року - 7325 ГДж - була однією з найменших у світі. Але рівень споживання енергії цієї країни зростає майже вдвічі швидше, ніж її валовий національний продукт. Те саме відбувається і в інших країнах, що розвиваються. Більшість жителів країн, що розвиваються, отримує основну частину споживаної ними енергії з некомерційних джерел: з традиційних місцевих ресурсів енергії, за рахунок своєї фізичної праці. Вони просто не можуть дозволити собі купити потрібну кількість комерційно виробленої енергії. Логічне наслідок цього - відносна нестача палива для бідних верств населення, рівень життя яких у результаті ще далі погіршується. Сонячні печі – це крок на шляху до покращення умов їхнього життя. З усієї "бідної більшості" жителів країн третього світу, сонячні печі повинні насамперед використовуватися сільським населенням. Скільки потрібно енергії для приготування їжі Щоденна потреба у паливі залежить від того, яка їжа готується і від її кількості. Житель країни, що розвивається, спалює, в середньому, 1 тонну дров на рік. Типовій індійській сім'ї потрібно 3-7 кг дров на день; у прохолодніших регіонах щоденна кількість дров для однієї сім'ї становить майже 20 кг взимку та 14 кг влітку. На півдні Малі середньостатистична сім'я (що складається з 15 осіб) спалює близько 15 кг дров на день. Дослідження, проведене у таборі афганських біженців у Пакистані, показало, що щоденна потреба у дровах там становить до 19 кг на сім'ю. Більше половини дров у типовому домашньому господарстві йде випічку хліба, інші - для приготування іншої їжі. Взимку, звичайно, дров потрібно більше. Незважаючи на те, що кількість енергії, необхідна для приготування їжі, є різною, сонячні печі дають значну економію енергії. Першочергове завдання сонячних печей – зниження потреби у дровах, які досі є найважливішим паливом для приготування їжі. Проблема полягає в тому, що деревина недорога в порівнянні з гасом, балонним газом та електрикою. Зростаюча неконтрольована вирубка дерев для потреб і продаж є основною причиною зникнення лісів, розширення пустель, ерозії грунту, зниження рівня підземних вод, і надає довгостроковий несприятливий вплив на екологічний баланс. Убогі залишки лісів у Пакистані та нестримна вирубка лісів у Кенії є доказом того, що страхи з цього приводу не перебільшені. Якщо вирубування лісів у Судані не сповільниться, до 2005 року від них нічого не залишиться. Загалом сонячні печі навряд чи можуть зробити великий внесок у національну енергетику. Однак вони можуть суттєво покращити умови життя бідняків, допомогти їм подолати особисту енергетичну кризу.
Машина для проріджування квітів у садах
02.05.2024 Удосконалений мікроскоп інфрачервоного діапазону
02.05.2024 Пастка для комах
01.05.2024
▪ Старі дерева більш стійкі до посухи ▪ Квашена капуста як засіб від раку ▪ Метод багаторазового збільшення точності вимірювань частоти ▪ SHARP анонсує РК-дисплей з мільйонною контрастністю ▪ Світлодільний дах для сонячної теплиці
▪ розділ сайту Студенту на замітку. Добірка статей ▪ стаття Станіслав Лем. Знамениті афоризми ▪ статья Який тренер, що грає, примудрився продати сам себе в більш відомий клуб? Детальна відповідь ▪ стаття Чистильник взуття. Посадова інструкція ▪ стаття Яка рухається монета. Секрет фокусу
Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт
www.diagram.com.ua |
Дивіться інші статті розділу 
Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:
All languages of this page