Методика расчета температурного режима гелиотеплицы с подпочвенными аккумуляторами тепла



Солнечная радиация, падающая на светопрозрачной поверхность гелиотиплицы, входящие поглощается растениями и почвой согласно формулам

Q_р= Q_пад П_р К_р,(1)

Q_п= Q_пад П_р (1-К_р),

где Q_{пад —} солнечная радиация, падающая на светопрозрачной поверхность гелиотеплицы, кДж / м²ч;

Q_р, Q_{л —} соответственно солнечная энергия, поглощаемая листьями растений и почвой. кДж / м²ч;

П_р, П_{п —} коеффициенты поглощения солнечной радиации растениями и почвой;

К_р — коэффициент затенения листьями растений поверхности почвы гелиотеплицы.

Поглощение падающей солнечной радиации «средним листом» сельскохозяйственных культур составляет П_р=0,75–0,78 [1,2], грядками грунта (направленными с востока на запад, при размере комьев 2–3 см) — П_п =0,798–0,805 [1,2].

По мере роста листья растений затеняют 70–80 % поверхности почвы и коэффициент затенения принимается равным К_р=0,7–0,8 [3,4].

Энергия, поглощенная листьями растений и почвой (путем конвекции, излучения и теплопередачи), идет на нагрев воздуха в теплице, аккумулируется в почве и в аккумуляторе тепла.

Тепловой баланс воздушной среды гелиотеплицы с учетом температуры листьев растений и аккумуляции тепла в почве [5] для теплицы с подпочвенным аккумулятором тепла [6] можно представить в виде уравнения

α_р [t_p(τ)-t_в(τ)]+ α_n [t_n(τ)-t_в(τ)]- [ƒ_T(τ)-t_c(τ)]= K [t_в(τ)-t_н(τ)],(2)

где α_р, α_{н —} соответственно приведенные коэффициенты теплоотдачи растений и почвы, Вт/м²К;

К — приведенный коэффициент теплопередачи ограждения гелиотеплицы, Вт/м²К;

— коэффициент теплоотдачи на стенки теплоаккумулирующей трубы Вт/м²К;

t_р, t_п, t_в, t_н, t_с, — соответственно температуры листьев, растений, почвы, внутреннего и наружного воздуха, стенки теплоаккумулирующей трубы, С.

Уравнение теплового баланса на поверхности стенки трубы аккумулятора тепла имеет вид,

Q_А= [ƒ_T(τ)-t_c(τ)],(3)

где Q_{А —} тепло, аккумулируемое в подпочвенном аккумуляторе тепла, кДж / м²ч.

Суточный ход солнечной энергии, аккумулируемой в трубе, и температуры стенки трубы можно записать так:

=+cos ωτ +sin ωτ,(4)

t_(τ) =+ cos ωτ + sin ωτ.(5)

С помощью уравнений тепловога баланса на поверхности листьев и почвы; суточного хода солнечной энергии, поглощенной листьями растений и поверхности почвы, хода изменения температуры почвы, листьев растений, наружного и внутреннего воздуха, можно написатъ в системном виде [5]

α_р + α_n + α_m -+= 0,(6 а)

- α_р + α_р = 0,(6 б)

- α_n + α_n = 0,(6 в)

- + = 0,(6 г)

α_р + α_n + α_m -+= 0,(6 д)

α_р + α_n + α_m -+= 0,(6 е)

- α_р + α_р = 0,(6 ж)

- α_р + α_р = 0,(6 з)

- - + α_п = 0,(6 и)

- - + α_n = 0,(6 к)

- + = 0,(6 л)

- + = 0,(6 м)

где

М= α_р + α_n + Е+К

, E=,

здесь λ — коэффициент теплопроводности почвы, Вт/м²К;

ω — частота вращения Земли вокруг своей оси;

а — температуропроводность почвы, м²/с;

n — коэффициент затухания температуры воздуха в трубе;

L — длина трубы, м.

Решив совместно уравнения (6 а)-(6 г), найдем

(7)

= + / a_р,(8)

= + / a_п,(9)

=Е / a_т.(10)

Решение (6 д)-(6 м) дает возможность определит ,,,,,,,.

Литература:

1. Рачкулик В. И. Отражательные свойства и состояние растительного покрова. Л.: Гидрометеоиздат. 1981.С.54–127.

2. Федченко П. П. Спектральная отражательная способность некоторых почв. Л.: Гидрометеоиздат. 1981.С.97–124.

3. Егиазаров А. Г. Отопление и вентиляция зданий и сооружений селькохозяйственных комплексов. М: Стройиздат, 1981.С.155–209.

4. Шульгин И. А. Растение и солнце. Л.: Гидрометеоиздат, 1973.251 с.

5. Вардияшвили А. А., Вардияшвили А. Б. и др. Рсачет теплового баланса гелиотеплицы при подпочвенном обогреве с утилизацией тепловых отходов. Респуб. науч. конферен. Карши ГУ, 21-мая 2010 г., г. Карши-с.-182–184.

6. Вардияшвили А. А. Разработка и исследование теплоэнергетической эффективности гилитеплиц с использованием тепловых отходов. Автореферат диссер. на соиск. уч. степ. к.т.н. Ташкент, АНРУз НПО «Физика-қуёш» ФТИ-2009 г.-22 стр.