Αλγόριθμος Fortran95 για υπολογισμό συντελεστών και μεγεθών ηλιακού συλλέκτη.

1. Εφαρμογές Μετάδοσης Θερμότητας
Διδάσκων: Χρήστος Τάντος
Κατωπόδης Οδυσσέας, Αλεξίου Κων/νος J
Project:Ηλιακά Θερμικά Συστήματα

2. Λειτουργικότητα
Προγράμματος
Μέρος Πρώτο
Υπολογισμός για μια κατοικία
1. Μηνιαίου φορτίου θέρμανσης νερού
2. Μηνιαίων απωλειών δικτύου διανομής
3. Μηνιαίου φορτίου ζεστού νερού
Μέρος Δεύτερο
Υπολογισμός για τον συλλέκτη
1. Θερμοκρασία εξόδου του ρευστού από το συλλέκτη
2. Ωφέλιμο Φορτίο
3. Παράγοντα FR
4. Βαθμό απόδοσης του συλλέκτη
5. Συντελεστή απώλειας θερμότητας (στο επάνω μέρος του
συλλέκτη και τον συνολικό)

3. Είσοδος
Δεδομένων
1. Θερμοκρασία του αέρα γύρω από τον συλλέκτη (σε
Celcius)
2. Μήνα υπολογισμού (σε αριθμητική μορφή)
3. Υποθετική Θερμοκρασία της πλάκας απορ. του συλλέκτη
(σε Celcius)
4. Υποθετική Θερμοκρασία του καλύμματος του συλλέκτη
(σε Celcius)
5. Ταχύτητα του αέρα γύρω από το συλλέκτη (σε m/s)
6. Ισχύς ακτινοβολίας του ήλιου στο συλλέκτη (w/m**2)
7. Θερμοκρασία του ρευστού στην είσοδο του συλλέκτη (σε
Celcius)
8. Αριθμό σωλήνων του συλλέκτη (8 ή 16)

4. Μέρος Πρώτο
1)Μηνιαίου φορτίου θέρμανσης νερού
2)Μηνιαίων απωλειών δικτύου διανομής
3)Μηνιαίου φορτίου ζεστού νερού
Έξοδος Αποτελεσμάτων

5. 1. Συντελεστής απώλειας στο πάνω μέρος του συλλέκτη U23
2. Συνολικός συντελεστής απώλειας U
3. Θερμοκρασία καλύμματος σε Celsius
4. Θερμοκρασία πλάκας απορρόφησης σε Celsius
5. Θερμοκρασία ρευστού στην έξοδο σε Celsius
6. Ωφέλιμο φορτίο (Qu) σε [W/m^2]
7. Παράγοντας FR
8. Βαθμός απόδοσης
9. Κάποια στοιχεία για τον έλεγχο των αριθμητικών
αποτελεσμάτων
Μέρος δεύτερο

7. Σταθερές στον υπολογισμό μεγεθών
Kair (Βιβλίο ’’Μετάδοσης Μάζας και Θερμότητας’’ Cengel , Πίνακας Α-15)
Vair (Βιβλίο ’’Μετάδοσης Μάζας και Θερμότητας’’ Cengel , Πίνακας Α-15)
Pr (Βιβλίο ’’Μετάδοσης Μάζας και Θερμότητας’’ Cengel , Πίνακας Α-15)
**Κάποιες διαφορές στα αποτελέσματα (πχ. Hnc) οφείλονται σε αυτά

8. Πως λειτουργεί ο κώδικας (Α)
Στο πρώτο μέρος χρησιμοποιούνται οι σχέσεις για τον υπολογισμό των
QTHN,QRD,QN
ΠΡΟΣΟΧΉ : στον τύπο του QΤΗΝ οι μονάδες με τον πρωτότυπο τύπο
στο φυλλάδιο με όνομα project δεν είναι kWh/μήνα αλλά joule !!!
Επομένως χρειάζεται μια μετατροπή : 1 joule=2,77*10^-7 kWh
Έπειτα πρέπει να πολλαπλασιάσουμε με τον αριθμό των ημερών του
μήνα για να μας δώσει kWh/μήνα

10. Πως λειτουργεί ο κώδικας (Β)
Στο δεύτερο μέρος μετά από την εισαγωγή των δεδομένων από τον χρήστη ξεκινούν οι δυο βασικές
επαναληπτικές διαδικασίες
Η ‘’μικρή’’ (εσωτερική) διαδικασία, θεωρεί μια υποθετική θερμοκρασία καλύμματος και υπολογίζει
επαναληπτικά για μια συγκεκριμένη θερμοκρασία πλάκας τα hnc,hr2,hc και hr3 καταλήγοντας από
την χρήση των τελευταίων σε μια καλύτερη θερμοκρασία καλύμματος από την υποθετική.
Η πιο μεγάλη που περιλαμβάνει την παραπάνω μικρή , για την τελική τιμή της θερμοκρασίας
καλύμματος υπολογίζει επαναληπτικά μια καλύτερη τιμή την θερμοκρασίας την πλάκα
απορρόφησης από την υποθετική που εισήγαγε ο χρήστης.
Τέλος με την τελική θερμοκρασία που υπολογίζει για την πλάκα απορρόφησης , ξεκινά μια
τελευταία φορά να υπολογίζει επαναληπτικά την βέλτιστη πλέον και τελική θερμοκρασία
καλύμματος.( οι ίδιοι τύποι με το μικρό Do)

11. Μικρό Do

12. Μικρό Do

13. Μεγάλο Do

14. Μεγάλο Do

15. Μεγάλο Do

16. Οδηγίες προς
ναυτιλωμένους
φοιτητές.
• Το HNC υπολογίζεται με βάση τον τύπο του Nussel που παρέχει
ο Cengel στο κεφάλαιο 9,5: ΄΄φυσική συναγωγή στο εσωτερικό
περιβλημάτων΄΄
• Ο Καπλάνης δεν έρχεται σε πλήρη συμφωνία με τον Cengel για
τον τύπο του Nussel (παράδειγμα 4,5 σελίδα 208)
• Συγκεκριμένα έχουν μια αξιόλογη διαφορά στον παρονομαστή
της τελευταίας ποσότητας που από 18 στον Cengel γίνεται 5830
στο Καπλάνη
• Έχουμε και πρόγραμμα που χρησιμοποιεί το HNC του Καπλάνη
για υπολογισμούς, από το οποίο συμπεραίνουμε ότι δεν
διαφέρουν τα αποτελέσματα για τα δυο διαφορετικά HNC

19. CENGEL
ΚΑΠΛΑΝΗΣ

20. Όχι που θα
έμενε ίδιο L
• Το HR3 έχει επισήμως αλλάξει ο τύπο του , λόγω απειρισμού
στην περίπτωση ίσων θερμοκρασιών στον παρονομαστή!!!
• Παλιό: HR3=εκαλ*σ*(Τκαλ+Τsky)*(Tsky^2+Τκαλ^2)*
!!"#"!$%&
#'()"#*
• Νέο : HR3= HR3=εκαλ*σ*(Τκαλ+Τsky)*(Tsky^2+Τκαλ^2)

21. Αποτελέσματα:(A) case 1

22. Αποτελέσματα:(A) case 2

23. Αποτελέσματα:(A) case 3

24. Αποτελέσματα:(A) case 4

25. Αποτελέσματα:(B) case 1 tubes 8

26. Αποτελέσματα:(B) case 1 tubes 16

27. Αποτελέσματα:(B) case 2 tubes 8

28. Αποτελέσματα:(B) case 2 tubes 16

29. Αποτελέσματα:(B) case 3 tubes 8

30. Αποτελέσματα:(B) case 3 tubes 16

31. Αποτελέσματα:(B) case 4 tubes 8

32. Αποτελέσματα:(B) case 4 tubes 16

33. EXCEL TIME
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
0 200 400 600 800 1000 1200
N
QS
CASE 1 TUBE 8
Series1

34. 0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
0 200 400 600 800 1000 1200
N
QS
CASE 2 TUBE 8
Series1

35. 0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600
N
QS
CASE3 TUBE 8
Series1

36. 0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600
N
QS
CASE4 TUBE 8
Series1

37. 0
1
1
2
2
3
3
0 200 400 600 800 1000 1200
USYNOL
QS
CASE 4 TUBE 8
Series1

38. 0
1
1
2
2
3
0 200 400 600 800 1000 1200
U23
QS
CASE 4 TUBE 8
Series1

39. 0
50.000
100.000
150.000
200.000
250.000
0 200 400 600 800 1000 1200
HNC
QS
CASE 1 TYBE 8
Series1

40. •Τα αποτελέσματα έχουν ελεγθεί σε σχέση με τα αποτελέσματα του κύριου Τάντου και
είναι σύμφωνα με μικρές διαφορές στις τιμές , με εξαίρεση το HNC που είδαμε πριν το
οποίο έχει και την μεγαλύτερη διαφοροποίηση στις τιμές λόγω των διαφορετικών
τιμών των μεγεθών kair , vair ,prandl από το βιβλίο του Cengel ,αντί για του Καπλάνη

41. Καλό καλοκαίρι!!!