Dimensionierung eines Solarkollektors im Eigenbau ???

eco2 · Anmeldungsdatum: 15.10.2011 Beiträge: 2

Meine Frage:
Frage an Physikexperten:

Wir sind eine kleine NGO (eco2) in Kolumbien und wollen einen solaren Trockner für enteignete Bauern bauen, die nun wieder Land rückerstattet bekommen haben ? . Der Trockenapparat ist kein Problem, die Dimensionierung der vorgelagerten Kollektoranlage fällt uns aber etwas schwer. Drum wärs nett wenn uns jemand helfen könnte! Der Kollektor ist ein Schacht aus Holz (oben Glas und innen schwarz lackiertes Eisen) der dann weiter zun den Trockenbereichen führt.

Folgendes Problem gibts für den Solarkollektor:

Wir wollen einen Solarkollektorschacht folgender Dimensionen bauen (lxbxh = 2m x 0,4m x 0,08m). Der verwendete Ventilator durchströmt den Schacht mit etwa 0,2m/s und befördert somit 0,064m³/s. Wir rechnen mit einer Strahlungsleistung von ca. 800W/m² (1000W/m² Einstrahlung ? 20% Kollektorverluste) ? die Sonne strahlt auf eine Fläche von lxb und ergibt als Strahlungsleistung für den Kollektor somit 640W. Soweit so gut, nun stehen wir aber an. Wie stark erhöht sich die bewegte Luft nun vom Schachteingang bis zum Schachtausgang, wenn die Aussentemperatur etwa 25°C beträgt? Für optimale Trockenverhältnisse ist eine halbwegs genaue Temperatur aber schon wichtig ? Reibungsverluste und Parameteränderungen während des Lufttransports (cp, cv, etc.) können vernachlässigt werden, sofern sie die Ergebnisse nicht mehr als 10% verändern. Wir würden nur gerne eine allgemeine Rechnung inklusive Formeln haben, nach derer wir den Kollektor je nach Anforderungen entsprechend dimensionieren können. ? die derzeitigen Angaben sind also nur ungefähre Annahmen ?

Antworten bitte hier posten oder an fundacioneco2[at]yahoo[punkt]com

Danke, lg Stefan

Meine Ideen:
Wir haben die Berechnung mit den Grundformeln Q = m * cv * dT probiert, glauben aber nicht an die Ergebnisse, da, je länger wir den Kollektor wählen die Temperatur stark steigt, zu stark. -> Mit 4 oder 5 Metern könnten wir fast einen Hochofen betreiben :-). Ich nehme an dass das Problem analytisch zu lösen ist?! Bitte um Hilfe, die Physikkurse sind einfach zu lange her ...

eco2 · Anmeldungsdatum: 15.10.2011 Beiträge: 2

Hola,

wir haben hier mal einen Lösungsvorschlag, allerdings hinkt er insofern hinterher, da ja cp von der Temeratur abhängig ist (sofern er überhaupt stimmt). Jetzt haben wir für cp = f(T) eine empirische Formel gefunden die da lautet: cp = a + bT + cT^-2. Leider kennen wir die Koeffizienten nur für O2 oder N2, und nicht für Luft. Sollte irgendjemand wissen wo man diese Koeffizienten für Luft herbekommen könnte wäre das super!

Wir hoffen auf Antworten,

lg, eco2

derzeitige Lösung (etwas geänderte Lüfterdaten und andere Solareinstrahlung von 900W/m2): mp = m punkt

mp = roh_Luft * Vp = 1,2 kg/m3 * 0,00916 m3/s = 0,011kg/s

dQsol_p = mp * cp * dT

-> dT = dQsol_p / (cp * mp) = 720W / 0,011kg/s / 1005WWs/kgK = 65,13K

und das klingt etwas viel, dadurch würden wir das cp in ein cp(T) tauschen :-) und dann die Gleichung integrieren ...

Könnte stimmen, es fehlen aber die Koeffizienten a,b,c für Luft