CUPRINS ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………. 5 ACRONIME… [622718]

CUPRINS

CUPRINS ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………. 5
ACRONIME ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……. 9
LISTA DE FIGURI ………………………….. ………………………….. ……………………… 11
LISTA DE TABELE ………………………….. ………………………….. ……………………… 15
1. INTRODUCERE ………………………….. ………………………….. ……………………… 17
1.1. Generalități ………………………….. ………………………….. ……………………… 17
1.2. Scop, obiective și structură ………………………….. ………………………….. ….. 21
2. ENERGIA SOLARĂ. ASPE CTE PRIVIND UTILIZAREA ACESTEIA LA
CENTRALE TERMO -ELECTRICE -SOLARE ………………………….. …………………. 23
2.1. Potențialul solar al României ………………………….. ………………………….. …. 25
2.2. Iradianța solară ………………………….. ………………………….. ……………….. 27
2.3. Concentratoare de radiație solară ………………………….. ……………………….. 33
2.3.1 Generalități ………………………….. ………………………….. ………………. 33
2.3.2 Clasificare captatoare solare cu concentrator ………………………….. …. 34
2.3.2.1. Factor ul de concentrare ………………………….. ………………. 34
2.3.2.2 . Capacitatea de urmărire a Soarelui pe cer ……………………. 35
2.3.2.3 . Tehnologia de concentrare a radiației solare ………………….. 35
2.3.2.4 . Tipuri de lentile Fresnel ………………………….. ………………. 36
2.4. Considerații generale asupra tipurilor de motoare Stirling ………………………. 37
2.5. Concluzii și c ontribuții personale ………………………….. ………………………… 41
3. MODEL EXPERIMENTAL D E CENTRALĂ TERMOELEC TRICĂ SOLARĂ CU
MOTOR STIRLING ȘI LE NTILĂ FRESNEL ………………………….. ……………….. 43
3.1. Model experimental cu motor Stirling tip beta ………………………….. ………… 44
3.2. Model experimental cu motor Stirling tip gamma ………………………….. ……. 45
3.3. Descrierea instalației experimentale pilot ………………………….. …………….. 46
3.4. Descrierea echipamentelor conexe ………………………….. ……………………… 59
3.5 Sistem pentru urmărirea Soarelui ………………………….. ………………………. 63
3.6. Mentenanță și întreținere ………………………….. ………………………….. …….. 63
3.7. Concluzii și contribuții personale ………………………….. ………………………… 63
4. MODELUL ANALITIC ȘI NUMERIC AL MOTORULUI STIRLING ………………… 65
4.1. Modelul analitic al lui Schmidt ………………………….. ………………………….. .. 65
4.2. Calcul numeric diagrama P -V motor Stirling ………………………….. …………… 70
4.2.1 Caz fără pâlnie, condiții de laborator,
n=610rpm, T E=706K, T C=387K ………………………….. ………………….. 71

6 Cuprins
4.2.2 Caz cu pâlnie de cupru, condiții de laborator,
n=450r pm, T E=623K, T C=320K ………………………….. ………………….. 71
4.2.3 Caz cu pâlnie de fier, condiții de laborator,
n=500rpm, T E=594K, T C=321K ………………………….. ………………….. 72
4.2.4 Caz cu pâlnie de aluminiu, în condiții de laborator,
n=460rpm, T E=723K, T C=336K ………………………….. ………………….. 72
4.2.5 Caz fără pâlnie în condiții reale, n=500rpm, T E=573K, T C=441K ………. 73
4.2.6 Caz cu pâlnie de cupru, condiții reale,
n=500rpm, T E=523K, T C=323K ………………………….. ………………….. 73
4.2.7 Caz cu pâlnie de fier, condiții reale,
n=580rpm, T E=633K, T C=333K ………………………….. ………………….. 74
4.2.8 Caz cu pâlnie de aluminiu, în condiții reale,
n=600rpm, T E=873K, T C=453K ………………………….. ………………….. 74
4.2.9. Comparația rezultatelor obținute utilizând modelul numeric …………… 75
4.3. Concluzii și contribuții personale ………………………….. ………………………… 75
5. MODELE NUMERICE ALE MOTORULUI STIRLING Ș I A GENERATORULUI
ELECTRIC ………………………….. ………………………….. ………………………….. … 77
5.1. Model numeric pentru motorul Stirling ………………………….. …………………. 77
5.1.1 .Considerații generale ………………………….. ………………………….. ….. 77
5.1.2 . Subdomeniile modelului geometric ………………………….. ……………. 79
5.1.3 . Modelul numeric în mediul de programare COMSOL Multiphysics ……. 81
5.1.4 . Condițiile la frontieră ………………………….. ………………………….. … 82
5.1.5. Etapele modelării globale a transferului căldurii în mot orul
Stirling cu pâlnie ………………………….. ………………………….. ………… 83
5.1.5.1. Calcul staționar al distribuției de căldură în interiorul
motorului Stirling ………………………….. ………………………. 83
5.1.5.2 . Simularea transferului de căldură în funcție de timp ………… 85
5.1.6. Rezultate ale modelării globale a instalației Stirling cu pâlnie …………. 86
5.1.6.1. Instalație cu pâlnie de cupru, regim tranzitoriu,
q0=1250W/m2,
Tinf=309°K, T 0pâlnie=873°K, T 0miez Fe =1073° K ………………….. 86
5.1.6.2 Instalație cu pâlnie de fier, regim tranzitoriu, q 0=1100W/m2,
Tinf=309°K, T 0pâlnie=873°K, T 0 miez Fe =973°K ……………………. 87
5.1.6.3 Instalație cu pâlnie de aluminiu, regim tranzitoriu,
q0=900W/m2,
Tinf=303°K, T 0pâlnie=733°K, T 0miez Fe=973°K …………………… 89
5.2. Model numeric pentru generatorul electric ………………………….. …………….. 91
5.2.1. Schema de principiu a mașinii electrice
de curent continuu – generatorul electric ………………………….. ………. 91
5.2.1.1. Parametrii: R int =21Ω , L=0.5mH,
cuplu = 0.5 Nm/A, R= 1100Ω ………………………….. ………… 92
5.2.1.2. Parametrii: R int =21Ω , L=0.5mH,
cuplu= 0.5 Nm/A, R= 300Ω ………………………….. …………. 92
5.3. Concluzii și contribuții pers onale ………………………….. ………………………… 93

Cuprins 7

6. DETERMINĂRI EXPERIME NTALE ………………………….. ………………………….. . 95
6.1. Considerații generale ………………………….. ………………………….. ………….. 96
6.2. Determinarea transferului de energie de la lampa cu gaz
la motorul Stirling ………………………….. ………………………….. ………………. 97
6.3. Determinarea randamentului lentilei Fresnel ………………………….. ………….. 97
6.4. Determinări experimentale în condiții de laborator ………………………….. ….. 99
6.4.1 . Determinări experimentale cu motor Stirling de tip beta ……………….. 99
6.4.1.1 . Motor Stirling tip beta fără pâlnie ………………………….. … 101
6.4.1.2 . Ansamblu motor Stirling și pâlnie de cupru …………………. 103
6.4.1.3 . Ansamblu motor Stirling și pâlnie de fier ……………………. 106
6.4.1.4. Ansamblu motor Stirling și pâlnie de aluminiu ……………… 108
6.4.2 . Determinări experimentale cu motor Stirling de tip gamma …………. 112
6.5. Determinări experimentale în condiții reale (prototip 3) ………………………. 115
6.5.1 . Motor Stirling fără pâlnie ………………………….. ……………………….. 116
6.5.2. Ansamblu motor Stirling cu pâlnie de cupru ………………………….. … 118
6.5.3 . Ansamblu motor Stirling cu pâlnie de fier ………………………….. …… 120
6.5.4 . Ansamblu motor Stirling cu pâlnie de aluminiu …………………………. 121
6.6. Concluzii și contribuții personale ………………………….. ………………………. 123
7. ANALIZA ECONOMICĂ. S OLUȚII DE OPTIMIZARE
A UNUI PARC DE CENTR ALE TERMO -ELECTRICE -SOLARE CU LENTILE
FRESNEL ȘI MOTOARE S TIRLING ………………………….. ……………………….. 127
7.1. Analiza economică ………………………….. ………………………….. …………… 128
7.1.1. Prețul de cost al instalației de centrală termo -electrică -solară ………. 128
7.2. Dimensionarea și optimizarea unei centrale termo -electri ce-soalare cu lentile
Fresnel și motoare Stirling ………………………….. ………………………….. ….. 129
7.2.1 . Necesar de energie electrică ………………………….. ……………………. 130
7.2.2 . Zona de amplasare ………………………….. ………………………….. …… 131
7.2.3 . Alegerea tipului de lentile și motoare Stirling ………………………….. .. 131
7.2.4 . Alegerea invertoarelor și a blocurilor de comandă ……………………… 132
7.2.5 . Centrală termo -electrică -solară ………………………….. ………………… 133
7.3. Concluzii și contribuții personale ………………………….. ………………………. 135
8. CONCLUZII ȘI CONTRIBUȚII PERSONALE ………………………….. ……………. 137
BIBLIOGRAFIE ………………………….. ………………………….. ……………………….. 141
SINTEZA PRIVIND LUCRĂRILE PROPRII ………………………….. …………………. 149
ANEXA 1 ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……. 151
ANEXA 2 ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……. 159
ANEXA 3 ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……. 167
ANEXA 4 ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……. 175
ANEXA 5 ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……. 177
ANEXA 6 ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……. 179
ANEXA 7 ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……. 181

8 Cuprins
ANEXA 8 ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……. 185
ANEXA 9 ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……. 189
ANEXA 10 ………………………….. ………………………….. ………………………….. ….. 191
ANEXA 11 ………………………….. ………………………….. ………………………….. ….. 193
ANEXA 12 ………………………….. ………………………….. ………………………….. ….. 195