Жамият
ва
инновациялар
–
Общество
и
инновации
–
Society and innovations
Journal home page:
https://inscience.uz/index.php/socinov/index
The absorption of solar energy in a heat accumulator
Makhfuza NURMANOVA
1
, Zayniddin MAMATOV
2
Samarkand Campus, University of Economics and Pedagogy
ARTICLE INFO
ABSTRACT
Article history:
Received October 2024
Received in revised form
15 November 2024
Accepted 25 November 2024
Available online
25 December 2024
The article examines the working processes of solar dryers.
A device with a heat accumulator made from local materials,
where stone is used as a thermal mass, is described. The stone
accumulates solar heat during the day and releases it when the
efficiency of solar radiation decreases. It is demonstrated that
hygroscopic products can be successfully dried using solar
energy. Additionally, the article identifies the key parameters of
solar drying units with a thermal accumulator.
2181-
1415/©
2024 in Science LLC.
https://doi.org/10.47689/2181-1415-vol5-iss12/S-pp
This is an open access article under the Attribution 4.0 International
(CC BY 4.0) license (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/deed.ru)
Keywords:
hygroscopic materials,
heat accumulator,
solar air collector,
solar dryer,
thermal mass.
Issiqlik akkumulyatorida quyosh energiyasining yutilishi
ANNOTATSIYA
Kalit so‘zlar
:
gigroskopik materiallar,
issiqlik akkumulyatori,
quyoshiy havo kollektori,
quyosh quritgichi,
termal massa.
Ushbu maqolada quyoshli quritish qurilmalarinig ishlash
tartibi tahlil qilingan. Qurilma mahalliy materiallardan
tayyorlangan issiqlik akkumulyato
riga ega bo‘lib, tosh termal
massa sifatida ishlatiladi va o‘zidan quyoshdan issiqlikni
to‘plash va samarali radiatsiya bo‘lmaganda issiqlikni chiqaradi.
Gigroskopik mahsulotlarni quyoshli quritish yordamida
amalga oshirilishi ko‘rsatilgan. Shuningdek maq
olada issiqlik
akkumulyatorli quyosh quritgichi qurilmalarining asosiy
parametrlari aniqlangan.
Поглощение солнечной энергии в теплоаккумуляторе
АННОТАЦИЯ
Ключевые слова:
гигроскопичные
материалы,
аккумулятор тепла,
В статье рассматриваются рабочие процессы солнечных
сушилок. Описано устройство с тепловым аккумулятором,
изготовленным из местных материалов, где в качестве
1
PhD, Associate Professor, Samarkand Campus, University of Economics and Pedagogy.
2
Associate Professor, Samarkand Campus, University of Economics and Pedagogy.
Жамият
ва
инновациялар
–
Общество
и
инновации
–
Society and innovations
Special Issue
–
12 (2024) / ISSN 2181-1415
13
солнечный
воздухосборник,
солнечная сушилка,
тепловая масса.
тепловой массы используется камень. Камень накапливает
солнечное тепло в течение дня и выделяет его при снижении
эффективности солнечного излучения. Показано, что
гигроскопичные продукты могут быть успешно высушены с
использованием солнечной энергии. Кроме того, в статье
определены ключевые параметры солнечных сушильных
устройств с тепловым аккумулятором.
TADQIQOT METODOLOGIYASI
O‘zbekiston Respublikasi Prezidentining 2022
-yil 28-yanvardagi PF
–
60-sonli
Farmonida jumladan quyidagilar qayd etilgan: “Yashil iqtisodiyot” texnologiyalarini
barcha sohalarga faol joriy etish orqali 2026-yilga qadar iqtisodiyotning energiya
samaradorligini 20 foizga oshirish va havoga chiqariladigan zararli gazlar hajmini
20 foizga qisqartirish choralari ko‘rilsin” [1].
Jumladan, quritish texnologiyalarida ham muqobil energiya manbalaridan
foydalanish asosida energiya samaradorligini oshirish dolzarb vazifa hisoblanadi. Hozirgi
rivojlanib borayotgan bir davrda mahsulotlarni gelio usulda quritishning bir necha xil
usullari kashf etilgan hamda hayotga tadbiq etilgan. Hozirgi kunda hali ham qishloq
xo‘jalik mahsulotlarini quritishda elektr energiyasi, tabiiy gaz, ko‘mir va shunga o‘xshash
yoqilg’ilardan foydalanib kelinmoqd
a [2].
Noaʼnanaviy energiya manbalaridan ayniqsa, quyosh havo qurilmalaridan
foydalanish Osiyoning tropik va yarim tropik mamlakatlarida yaxshi rivojlangan [3].
Noaʼnanaviy energiya manbalaridagi texnologiyalar oddiy bo‘lsa
-da, samarali,
bepul va ekologik toza [4], quyosh quritish qurilmasi ishonchli va foydali. Vaqti-vaqti
bilan bu tizim quyosh nuri tushmaydigan soatlarda ishlatiladi [5]. Аyniqsa o‘zida issiqlik
energiyasini saqlay oladigan materiallar tizimning foydali mahsulotini yetkazib berish
ishonchliligini oshirishi mumkin [6].
MUHOKAMA VA NATIJALAR
Quyosh
qurilmalarining
asosiy
elementlaridan
biri
undagi
issiqlik
akkumulyatorlaridir. Quyosh qurilmalarida issiqlik akkumulyatorlarining ishlatilishi
energiya isteʼmoli va uni ishlab chiqarish o‘rtasidagi nomutanosiblikni bartaraf etibgina
qolmasdan, balki ularning samaradorligini oshirishga ham xizmat qiladi.
Аgat mineral asosidagi tabiiy toshlar asosidagi akkumulyator konstruktiv jihatdan
to‘g‘ri to‘rtburchak shaklida yasalgan bo‘lib, ular orasida esa perforatsiyalangan quvur
o‘tkazilgan bo‘lsa, issiq havoning so‘rilishini taʼminlash uchun akkumulyatorning tashqi
devorlari ham perforatsiyalangan. Аkkumulyatorda jamlangan issiqlik miqdori quyidagi
tenglama orqali aniqlanadi.
−
=
texn
ak
Q
Q
Q
max
[Vt].
(1)
Bu yerda:
aku
Q
–
akkumulyatorda jamlangan umumiy issiqlik miqdori [Vt].
max
Q
–
quyosh qurilmasidagi maksimal issiqlik miqdori [Vt].
tex
Q
–
texnologik kameradagi harorat [Vt]
Жамият
ва
инновациялар
–
Общество
и
инновации
–
Society and innovations
Special Issue
–
12 (2024) / ISSN 2181-1415
14
Biz tomondan taklif etilayotgan quyosh havo qizdirgichlari uchun issiqlik
akkumulyatorlarida akkumulyativ material sifatida agat mineral tarkibli tabiiy qora
toshlar qabul qilingan. Аgat mineral tarkibli tabiiy qora toshning issiqlik sig‘
imi
c=0.88 kj/kg
0
K, issiqlik o‘tkazuvchanligi
=4.7 Vt/m
0
K teng.
Kollektor turini tanlashda ikkinchi zaruriy faktor b
o‘
lib, optik foydalanish
koeffitsiyentini va issiqlik y
o‘
qolish koeffitsiyentini ifodalovchi samaradorlik hisoblanadi.
Kollektorning foydali ish koeffitsiyenti quyidagi formula bilan aniqlanadi.
К
=
𝑞
к
𝐼
к
=
𝐺С𝑝(Т
к
− Тб.к)
𝐼
к
(2)
bu yerda
𝘲
𝑘
–
vaqt birligi ichida 1 m
2
kollektor yuzasidan olinadigan foydali issiqlik, Vt/m
2
I
k
–
kollektor yuzasiga tushadigan quyosh radiatsiyasi oqimining
yig‘indi qiymati
Vt/ m
2
;
G -kollektordagi issiqlik tashuvchining solishtirma massaviy qiymati,
C
p
–
issiqlik tashuvchining solishtirma issiqlik sig‘imi, ;
T
k
, T
b.k
–
issiqlik tashuvchining kollektorga kirishdagi boshlang‘ich va undan
chiqishdagi oxirgi (s
o‘ngi) haroratlari
0
C;
q
k
- kattalik kollektorning solishtirma issiqlik unumdorligini bildiradi.
Kollektor foydali ish koeffitsiyentining
o‘rtacha qiymatini topish uchun maʼlum
vaqt oralig‘idagi qiymatlarni o‘
rtachasini chiqarish zarur b
o‘
ladi (kunlik, oylik, yillik).
Turli xil quyosh kollektorlari bir zumlik issiqlik unumdorligi kattaligi quyidagi formula
bilan aniqlanadi.
Вт,
(3)
bu yerda:
F
R
–
kollektordan issiqlik qabul qilinish koeffitsiyenti;
K
k
–
kollektorning issiqlik y
o‘
qotish koeffitsiyenti,Vt/ m
2
;
T
h
–
tashqi havo harorati, ;
(τ α)
–
kollektorning yutuvchanlik qobiliyatining samaradorligi;
А
к
–
kollektor maydonining yuzasi, m
2
;
R
n
ва R
Д
–
quyosh nurining t
o‘g‘ri va diffuz qismlarining gorizontal tekislikdan qiya
tekislikka tushishini qayta hisoblash koeffitsiyentlari.
Bu koeffitsiyentlar (er yuzasidan quyosh nuri oqimining qaytarilishini
eʼtiborga
olgan holda) quyidagi formula b
o‘
yicha aniqlanadi.
𝑅
𝑛
= ϩ
°
[
cos 𝜃
к
𝑐𝑜𝑠𝑄
𝑟
(ɤ −
Х
зат
с
) + 𝒫
𝑟
1−cosβ
2 c
]
I
𝑛
I
(4)
К
д
= ϩ
°
[
1+cos 𝛽
2с
+ 𝒫
г
1−cos𝛽
2 c
]
I
д
I
(5)
bu yerda
θ
к
v
а
𝑄
𝑟
–
mos ravishda quyosh nurining qiyalik va gorizontal yuzaga
tushishidagi burchagi, grad:
]
)
(
)
(
)
[(
С
иб
K
I
R
R
F
A
Q
K
Д
n
R
k
−
+
=
Жамият
ва
инновациялар
–
Общество
и
инновации
–
Society and innovations
Special Issue
–
12 (2024) / ISSN 2181-1415
15
–
kollektorning optik samaradorlik foydali ish koeffitsiyenti.
–
kollektorning samarador yutuvchanlik qobiliyati;
Х
зат
–
qabul qilish yutish yuzasining soyalik darajasi;
c
–
quyosh nurlarining kontsentratsiya koeffitsiyenti;
𝒫
–
qaytargichning qaytaruvchanlik qobiliyati;
𝒫
𝑟
–
yer yuzasining qaytaruvchanlik qobiliyati;
𝛽
–
kollektorning gorizontal tekislikka nisbatan qiyalik burchagi.
Yassi kollektorlar uchun C=1
𝒫 =
1 va
Х
зат
= 0.
Shaffof qoplamalarning kattaligi
shisha qatlamining soni va nurning tushish burchagiga bog‘liq.
Kollektorning foydali ish koeffitsiyentini quyidagi formula orqali aniqlash mumkin:
(6)
Kollektorlarning foydali ish koeffitsiyentiga quyidagi parametrlar
o‘z taʼsirini
o‘
tkazadi:
1)
metrologik parametrlar (havoning tezligi, osmon gumbazi ostidagi havo
harorati);
2) kollektorning konstruktiv tuzilishi;
a) konstruktsiya va yutuvchi yuza (absorberning) parametrlari
–
quvur diametri
va ularning qadami, absorberning qalinligi
𝛿
а
va uning issiqlik
o‘
tkazuvchanlik
koeffitsiyenti
𝜆
а
;
b) shaffof izolyatsiyaning parametrlari
–
shisha qatlamlarining soni va qatlamlar
orasidagi masofa S
ш
–
shishaning qalinligi
𝛿
ш
va uning
o‘
tkazuvchanlik qobiliyati
τ
ш
,
shishaning qoralik darajasi
ε
ш
; bu kattalik geliostatning qaytaruvchanlik koeffitsiyenti
𝒫
ni qabul qiluvchining yutuvchanlik koeffitsiyenti α ga ko‘
paytmasiga teng.
3) Issiqlik izolyatsiyasining issiqlik qarshiligi (
δ/λ
)
и
;
4) Ishchi parametrlar
–
issiqlik tashuvchining sarfi
𝐺
, uning kollektorga kirishdagi
harorati
Т
и.б
, kollektor ichidagi bosim.
Kollektorlarning issiqlik samaradorligini quyidagi yo‘llar bilan oshirish mumkin:
–
nurlanish orqali issiqlikning y
o‘
qolishini kamay
tirish uchun α/ε yuqori nisbatli
selektiv qoplamali absorberlar qabul qilish;
–
konvektiv issiqlik y
o‘
qolishni kamaytiruvchi absorber bilan shaffof izolyatsiya
orasidagi b
o‘
shliqning havosini siyraklashtirish;
–
absorber ustiga konvektiv va nurlanish orqali issiqlik y
o‘
qolishini oldini oluvchi
g‘ovakli qoplama o‘
rnatish;
–
shisha qatlami yuzasiga quyosh energiyasi miqdorining
o‘
tishini oshiruvchi,
quyosh nurini qaytarishga qarshi qatlam qabul qilish.
Kollektorlarning kriteriyalarini taqqoslash sifatida quyidagi nisbatdan foydalanish
mumkin:
(7)
)
(
=
G
)
(
−
−
=
Т
T
I
K
F
K
иб
K
K
R
)(
)
((
K
K
K
K
K
K
T
C
C
C
Q
)
(
)
(
*
*
=
Жамият
ва
инновациялар
–
Общество
и
инновации
–
Society and innovations
Special Issue
–
12 (2024) / ISSN 2181-1415
16
bu yerda
С
к
–
1 m
2
kollektor maydoni (yuzasini) bahosi (so‘m / m
2
) ;
𝛿
к
–
qabul qilingan (etalon) kollektor;
С
к
–
taqqoslanayotgan kollektor.
Uzoq muddatga mo‘ljallangan
kollektorning issiqlik unumdorligini (oy, yil)
foydalanish koeffitsiyenti yordamida aniqlash maqsadga muvofiq. Qisman, yassi
kollektorning oylik issiqlik unumdorligi:
Djgа teng.
(8)
Bu yerda Q
K
–
kollektor optik foydali ish
koeffitsiyentining o‘rtacha oylik kattaligi;
Е
к
–
1m
2
kollektor yuzasiga tushadigan quyosh energiyasining kunduzgi o‘rtacha
oylik qiymati
Д
ж
/m
2
kun;
N
ой
–
oydagi kunlar soni;
Ф
–
quyosh kollektorining
o‘
rtacha oylik foydalanish darajasi.
Shunga
o‘xshash holda quyosh kollektorining yillik issiqlik unumdorligini ham
aniqlash mumkin.
Nur yutuvchi plastina quyoshga mos harakat qilganda kollektor uchun energiya
balansi tenglamasi
a) shaffof qoplama uchun:
К
1
(Т
1
Т
в
)
= 𝐿
1
𝑘
(Т
т
-
Т
1
)+
𝐿
1
𝑘
(Т
2
-
Т
1
)
(9)
b) yutuvchi plastina uchun:
І
к
(рр)
𝐿
1
𝑘
(Т
2
-
Т
1
) +
𝐿
1
𝑘
(Т
2
-
Т
1
)+К
2
(Т
2
-
Т
в
)
(10)
v) issiqlik tashuvchi uchun (havo):
q
n
=
𝐿
а
𝑘
(Т
2
-
Т
1
)+
𝐿
1
𝑘
(Т
1
-
Т
2
)
(11)
Nur yutuvchi plastina ostidan havo harakat qilgandagi quyosh kollektorining
matematik modeli quyidagi issiqlikning balans tenglamasi orqali yoziladi:
a) yutuvchi plastina uchun:
І
к
(р) =
𝐿
1
𝑘
(Т
2
-
Т
1
)+К
2
(Т
2
-
Т
в
)+
𝐿
1
𝑘
(Т
т
-
Т
3
)
(12)
b) issiqlik tashuvchi uchun (havo):
q
n
=
𝐿
1
𝑘
(Т
2
-
Тn)+
𝐿
1
𝑘
(Т
т
-
Т
3
)
(13)
v) issiqlik izolyatsiyasi uchun:
К
3
(Т
3
-
Т
в
) =
𝐿
1
𝑘
(Т
2
-
Т
3
) +
𝐿
1
𝑘
(Т
т
-
Т
3
)
(14)
ой
K
K
K
N
Ф
E
c
b
a
A
F
Q
.
.
.
.
2
2
2
2
=
+
=
Жамият
ва
инновациялар
–
Общество
и
инновации
–
Society and innovations
Special Issue
–
12 (2024) / ISSN 2181-1415
17
Nur yutish plastinkasining har ikkala tomonidan havo harakat qilganda quyosh
kollektori uchun issiqlik energiyasining balans tenglamasini quyidagi k
o‘
rinishda
tasvirlash mumkin:
a) shaffof qoplama uchun:
К
1
(Т
1
-
Т
в
) =
𝐿
1
𝑘
(Т
1
-
Т
1
) +
𝐿
1
𝑘
(Т
2
-
Т
1
)
(15)
b) nur yutuvchu plastina uchun:
І
к
(р) =
𝐿
1
𝑘
(Т
2
-
Т
т
)+ (Т
2
-
Т
т
·
2
) +
𝐿
1
𝑘
(Т
2
-
Т
1
)+
𝐿
1
𝑘
(Т
2
-
Т
3
)
(16)
v) yutuvchi plastina ustidan harakatlanuvchi issiqlik tashuvchi oqimi uchun:
q
n
=
𝐿
1
𝑘
(Т
2
-
Тn)+
𝐿
1
𝑘
(
Т
т
·
2
-
Т
1
)
(17)
g) nur yutuvchi plastina ustidan harakatlanuvchi issiqlik tashuvchi oqim uchun:
q
n
=
𝐿
1
𝑘
(
Т
т
·
2
-
Т
3
)+
𝐿
1
𝑘
(18)
d) issiqlik izolyatsiyasi uchun:
К
3
(
Т
т∙2
-
Т
т
)
= 𝐿
1
𝑘
(
Т
т∙2
-
Т
3
)+
𝐿
1
𝑘
(
Т
2
-
Т
3
)
(19)
tenglamalarda quyidagi shartli belgilar ishlatilgan.
T-harorat,
K
1
-issiqlik uzatish koeffitsiyenti, Vt/(m
2
);
І
k
-quyosh kollektori yuzasiga tushadigan quyosh
radiatsiyasi oqimining yig‘indi
qiymati, Vt/m
2
;
q
n
–
foydali issiqlik oqimining zichligi, Vt/m
2
;
T
з
- kollektorning yutuvchanlik qobiliyati samaradorligi;
K-
issiqlik uzatish koeffitsiyenti (kollektordan issiqlik yo‘qolishi).
T
t
–
issiqlik tashuvchining parametrlari (havo uchun);
Аgat mineral toshining eng noyob jihatlaridan biri uning kimyoviy tarkibidadir.
Kimyoviy tarkiblarida kremniy, kislorod, kaltsiy, natriy, temir va marganets kabi
elementlardan tashqari silikat minerali mavjud.
1-rasm. Issiqlik akkumlyatori
10-agat toshli akkumulyator; 13-kamera siljishi.
Жамият
ва
инновациялар
–
Общество
и
инновации
–
Society and innovations
Special Issue
–
12 (2024) / ISSN 2181-1415
18
Fizik-kimyoviy xususiyatlari solishtirilganda agat minerial toshi qattiq jismdir.
Moss shkalasi bo‘yicha uning qattiqligi 6,5
-
7 ga teng. Toshning o‘rtacha zichligi ham
2,5 dan 2,6 g /sm
3
gacha o‘zgarib turadi.
Quyosh energiyasi toshga tushishi
natijasida o‘zida issiqlikni jamg‘aradi, natijada
quritish qurilmasiga issiqlikni tarqatadi.
2-rasm. Issiqlik akkumulyatori
1-siljish kamerasi; 2-agat toshli akkumulyator.
Quyosh energiyasi agat mineral toshiga tushishi natijasida energiyaning
o‘
tkazuvchanligi y
o‘
li bilan uzatish amalda keng foydalaniladi. Toshlar bir-biriga tegib
turishi natijasida issiqlikni
o‘
zida saqlab turadi. Tajribadan shu aniqlandiki, havo ochiq
kunlarida agat mineral toshli akkumulyator issiqlik ishlab chiqarmagan paytda havoning
temperaturasi 40
0
C dan 50
0
C gacha, havoning nisbiy namligi 75% dan 86% gacha
ko‘tarilib, kechasi tashqi havo harorati
-2
0
C dan -3
0
C bo‘lganda va shamol tezligi 3 m/s
dan 5
m/s gacha ko‘tarilganda ochiq osmon ostida quritish usulidan
quritishda
foydalansa bo‘ladi.
Ushbu quritish usulidan foydalanishda ob-havo sharoiti tusiqlar b
o‘
lsa, quyosh
qurilmasidan foydalaniladi. Quritgichdagi harorat 25-30
0
C tushganda ventilyator
avtomatik ravishda ishga tushadi. Issiq havoni agat mineral toshi bilan jihozlangan
issiqlik akkumulyatoriga haydaydi. Kun davomida agat minerali issiqlik akkumulyatorida
40
–
60% issiq havo energiyasini
o‘
zida t
o‘
playdi.
ХULOSA
Taklif etilgan quyoshiy quritish qurilmasi yuqori darajada issiqlikdan samarali
foydalanish imkoniyatini beradi. Undan kuz va bahor fasllarida ham foydalanish mumkin.
Bundan tashqari taklif qilinayotgan issiqlik akkumulyatorli quyoshli quritish
qurilmasining konstruktsiyasi oddiy b
o‘
lib, uni tayyorlash oson va unga qimmatbaxo
metall yoki boshqa materiallar talab qilinmaydi.
FOYDALANILGAN ADABIYOTLAR RO‘YXATI:
1.
Ўзбекистон Республикаси Президентининг 2022
-
йил 28
-
январдаги
ПФ
-60-
сонли фармони.
2.
А.Х.Алиназаров., М.У.Нурманова .Табиий минериал тошлар асосидаги қуёш
иссиқлик аккумуляторларнинг ўзига хос хусусиятлари.Т. Халқаро конференция
материаллари,30.04.2022 йил,
-90-
91 бетлар.
Жамият
ва
инновациялар
–
Общество
и
инновации
–
Society and innovations
Special Issue
–
12 (2024) / ISSN 2181-1415
19
3.
A.G.M.B. Mustayen, S. Mekhilef, R. Saidur, Performance study of different solar
dryers: A review, Renewable and Sustainable Energy Reviews, 34 (2014), 2014, 463
–
470.
4.
A.Mohajer, O.Nematollahi, M.M.Joybari, S.A.Hashemi, M.R.Assari, Experimental
investigation of a Hybrid Solar Drier and Water Heater System,Energy Conversion and
Management, 76 (2013), 2013, 935
–
944.
5.
A. Madhlopa, G. Ngwalo, Solar dryer with thermal storage and biomass-backup
heater, Solar Energy 81 (2007), 2007, 449
–
462.
6.
D. Jain, Modeling the performance of the reversed absorber with packed bed
thermal storage natural convection solar crop dryer, Journal of Food Engineering,
78 (2007), 2007, 637
–
647.
