KESIK KONUSSIMON QUVURLI QUYOSH SUV ISITGICH KOLLEKTORINING ISSIQLIK UZATILISHI VA SAMARADORLIGINI EKSPERIMENTAL TAHLILI.

Quyosh energiyasi tobora ko‘proq energiya manbai sifatida e‘tirof etilmoqda. Quyosh suv isitgichlari (QSI) energiyani qayta tiklanuvchi manbalardan samarali foydalanish imkonini beruvchi texnologiyalar qatoriga kiradi. Ushbu maqolada kesikkonussimon absorberli QSI kollektorining eksperimental tadqiqot natijalari, uning foydali ish koeffitsienti (FIK) va issiqlik almashinuv samaradorligi tahlil qilinadi.Quyosh suv isitgich kollektorlarining issiqlik uzatish qobiliyati bir nechta omillarga bog‘liq.

KESIK KONUSSIMON QUVURLI QUYOSH SUV ISITGICH KOLLEKTORINING ISSIQLIK UZATILISHI VA SAMARADORLIGINI EKSPERIMENTAL TAHLILI. Esanaliyeva N.R. Farg‘ona davlat texnika universiteti https://doi.org/10.5281/zenodo.17767470 Annotatsiya: Quyosh energiyasi tobora ko‘proq energiya manbai sifatida e’tirof etilmoqda. Quyosh suv isitgichlari (QSI) energiyani qayta tiklanuvchi manbalardan samarali foydalanish imkonini beruvchi texnologiyalar qatoriga kiradi. Ushbu maqolada kesikkonussimon absorberli QSI kollektorining eksperimental tadqiqot natijalari, uning foydali ish koeffitsienti (FIK) va issiqlik almashinuv samaradorligi tahlil qilinadi.Quyosh suv isitgich kollektorlarining issiqlik uzatish qobiliyati bir nechta omillarga bog‘liq. Kalit so‘zlar: issiqlik almashinuv, kesik konussimon quyosh suv isitgichi,Nusselt soni

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ТЕПЛОПЕРЕДАЧИ И ЭФФЕКТИВНОСТИ КОЛЛЕКТОРА УСЕЧЕННО-КОНУСНОГО СОЛНЕЧНОГО ВОДЯНОГО НАГРЕВАТЕЛЯ Аннотация: Солнечная энергия все больше признается в качестве источника энергии. Солнечные водонагреватели (СВН) относятся к технологиям, позволяющим эффективно использовать возобновляемые источники энергии. В данной статье анализируются результаты экспериментального исследования коллектора СВН с усеченноконусным абсорбером, его коэффициент полезного действия (КПД) и эффективность теплообмена. Теплоотдача коллекторов солнечных водонагревателей зависит от нескольких факторов. Ключевые слова: теплообмен, усеченно-конусный солнечный водонагреватель, число Нуссельта.

EXPERIMENTAL ANALYSIS OF HEAT TRANSFER AND EFFICIENCY OF A FRUSTUM-SHAPED SOLAR WATER HEATER COLLECTOR Abstract: Solar energy is increasingly recognized as an energy source. Solar water heaters (SWHs) are among the technologies that allow for the efficient use of renewable energy sources. This article analyzes the results of an experimental study of an SWH collector with a frustum-shaped absorber, its coefficient of useful action (CUA), and heat exchange efficiency. The heat transfer capability of solar water heater collectors depends on several factors. Keywords: heat exchange, frustum-shaped solar water heater, Nusselt number.

KIRISH Qayta tiklanuvchi energiya manbalari hisoblangan quyosh energiyasidan issiq suv olish uchun foydalanibIssiqlik akkumulyatorli quyosh va yer osti energiyasidan foydalanib absorber orqali suvni isitish va samaradorlikka erishda qurilmaning raqobatbardoshlik tizimini ishlab chiqish uchun uning sutka davomida ishlash rejimini, issiqlik-fizikaviy parametrlarini va texnologik xarakteristikasini optimallashtirish, iqtisodiy jihatidan kriterial baholash muhim masalalardandir. Turli sharoit va rejimlarda ishlab chiqilgan kesik konus hajm ega quvur absorberli quyosh suv isitgich kollektorida eksperimental tadqiqotlar o‘tkazildi.Eksperimental tadqiqotlar turli

vaqtlarda va kunning quyoshli qismining turli soatlarida o‘tkazildi. Tajribalar yordamida bir nechta zaruriy parametrlar aniqlandi. TADQIQOT METODOLOGIYASI Konusli quvurli absorberli quyosh suv isitgich kollektoridagi issiqlik uzatish (Q) Vatt/m2 da quyidagicha aniqlanadi: Q  GCp(t' 't' ) (1) G - Suv sarfi kg/s da, Cp - suvning solishtirma issiqlik sig‘imi Vatt/m² 0C da, t2 - chiqishdagi suv harorati 0C da, t1 - kirishdagi suv harorati 0C Q αq = ∑ F∆t (2) Bu yerda Q -issiqlik miqdori Vt, F –yuza mm, ∆t-o‘rtacha harorat 0C. Quyosh suv isitgich kollektorini absorber uzunligi quyidagicha aniqlanadi: L2=h2+(R-r)2 (3) Quyosh suv isitgich kollektorini absorber sirt maydoni quyidagicha aniqlanadi: S=π(R2+r2+L(R+r)) (4) Quyosh suv isitgich kollektorini absorber yon yuzasi maydoni quyidagicha aniqlanadi: Syyon yuza=πL(R+r) (5) Quyosh suv isitgich kollektorini absorber hajm (kesilgan konus bilan cheklangan hajm) quyidagicha aniqlanadi: V=πh(R2+r2+Rr)/3 (6) Suvning o‘rtacha harorati (∆t) quyidagi formula yordamida aniqlanadi: ∆t = t st.h − t h (7) bu yerda t st.h-absorber sirt harorati C, t h =qizigan suvning o‘rtacha harorati C. o o

Qizigan suvning t h o‘rtacha harorati quyidagicha aniqlanadi: t1 +t2 th = (8) 2 1 bu yerda quyosh suv isitgich kollektoridan t -chiqishdagi suv harorati, t -kirishdagi suv harorati C TADQIQOT NATIJALAR VA MUHOKAMASI Quyida keltirilgan (1–jadval)da 11.07.2023 kungi kesik konussimon quvurli quyosh suv isitgich kollektorida eksperimental tadqiqotlar asosida olingan natijalar keltirilgan.

1–jadval 11.07.2023 y. kundagi olingan natijalar (kesik konussimon,deflektor va quvurli quyosh suv absorber) t qx Quyosh radiatsiyasi W/m2 № G, kg/s 0 tq oC tst, oC tt, oC C Bevosita Diffuzion 1 0,0080556 38 24 428 100 84 17 2 0,0108300 47 32 620 100 84 17 3 0,0011940 50 39 786 95 83 17 4 0,0133330 61 50 806 95 82 17 5 0,0161100 69 61 974 100 81 17 6 0,0166670 71 67 980 103 81 17 7 0,0169444 76 67 951 103 80 17 8 0,0172222 79 65 866 100 78 17

9 0,0166670 77 63 736 100 77 17 10 0,0161100 71 61 564 101 76 17 Quyida keltirilgan (2–jadval)da yassi absorberli quyosh suv isitgich kollektorida eksperimental tadqiqotlar asosida olingan natijalar keltirilgan.

2–jadval 11.07.2023 y. kundagi olingan natijalar (kesikkonussimon oddiy absorber) t qx Quyosh radiatsiyasi W/m2 № G, kg/s 0 tq oC tst, 0C tt, 0C C Bevosita Diffuzion 1 0,0080556 30 22 428 100 84 17 2 0,0108300 37 27 620 100 84 17 3 0,0011940 40 31 786 95 83 17 4 0,0133330 49 36 806 95 82 17 5 0,0161100 59 42 974 100 81 17 6 0,0166670 67 48 980 103 81 17 7 0,0169444 72 53 951 103 80 17 8 0,0172222 70 51 866 100 78 17 9 0,0166670 64 48 736 100 77 17 10 0,0161100 60 44 564 101 76 17 Yuqorida keltirilgan (1 va 2-jadval)larda bir vaqtda kesik konussimon,deflek tor va quvurli absorber hamda kesikkonussimon absorberli quyosh suv isitgich kollektorlaridan olingan natijalar keltirilgan bo‘lib ushbu olingan natijalar o‘zaro taqqoslab (1-rasm) chiqildi. Issiqlik almashinuv jarayonini jadallashtirish maqsadida absorberning ustki yuzasi bo‘ylab spiralsimion qilib o‘rnatilgan suv quvurlari, quyosh suv isitgich kollektorning ishlash samaradorligiga bevosita ijobiy ta’sir ko‘rsatganligini ko‘rish mumkin.

1-rasm. 1-kesik konussimon, deflektor va quvurli quyosh suv isitgich kollektoridagi qizigan suvning o‘rtacha harorati, 2-kesikkonussimon absorberli quyosh suv isitgich kollektoridagi qizigan suvning o‘rtacha harorati. 1-rasm. kesik konussimon, deflektor va quvurli quyosh suv isitgich kollektori hamda kesikkonussimon absorberga ega bo‘lgan quyosh suv isitgich kollektorlarida qizigan suvning o‘rtacha haroratlari. Yuqorida keltirilgan 1-rasmlar shuni ko‘rsatadiki, ikki turdagi absorberga ega bo‘lgan quyosh suv isitgich kollektorlarini suv sarfi (G) kg/s o‘zgarmas bo‘lgan holatda ishlash samaradorligi o‘zaro qanday farq qilishi ko‘rsatib o‘tilgan.Quyosh radiatsiyasi Q=980 W/m2

bo‘lganda quyosh suv isitgich kollektoridan chiqayotgan issiqlik tashuvchining kirish va chqishdagi haroratlari farqi quyidagi formula yordamida aniqlanadi .

Quyosh energiyasidan foydalanib hosil qilingan foydali issiqlik energiyasi quyidagi formulada aniqlanadi: 𝑄𝑓𝑜𝑦 = 𝑄м 𝑐𝑝 𝛥𝑡=0,01957 Bu yerda issiqlik tashuvchining massaviy sarfi quyidagicha aniqlanadi: 𝑄м = 𝜌 ∙ 𝑄=19,57 , bu yerda ρ–issiqlik tashuvchi suvning zichligi kg/m3, Q–hajmiy sarf,m³/s. Quyosh suv isitgich kollektorning absorberi yuzasiga quyosh radiatsiyasidan qabul qilinayotgan energiya miqdori: 𝑄𝑞𝑎𝑏𝑢𝑙.𝑞𝑖𝑙. = 𝑄𝑆ск =740 bu yerda Q–quyosh radiatsiyasi intensivligi, W/m2; Sск– quyosh suv isitgich kollektorining absorber yuzasi, m2. Quyosh suv isitgich kollektorining foydali ish koeffitsienti [93;88 bet]: 𝑄 𝜂 = 𝑄𝑓𝑜𝑦= 0,027 𝑞𝑎𝑏

TAQQOSLASH VA SAMARADORLIK Quyida keltirilgan (3–jadval)da kesik konussimon quyosh suv isitgich kollektorida eksperimental tadqiqotlar asosida olingan natijalar hamda uning foydali ish koeffitsienti keltirilgan. 3-jadval. Kesik konussimon,deflektor va quvurli quyosh suv isitgich kollektorining samaradorligini aniqlash uchun eksperimental natijalar № G, kg/s Δt oC FIK, % 1 0,0080556 12 2,7 2 0,0108300 22 5,6 3 0,0011940 25 7,3 4 0,0133330 31 13 5 0,0161100 41 19 6 0,0166670 43 23 7 0,0169444 44 23 8 0,0172222 45 24 9 0,0166670 43 27

Quyida keltirilgan (4–jadval)da kesikkonussimon absorberli quyosh suv isitgich kollektorida eksperimental tadqiqotlar asosida olingan natijalar hamda uning foydali ish koeffitsienti keltirilgan. 4-jadval. Kesikkonussimon absorberli quyosh suv isitgich kollektorining samaradorligini aniqlash uchun eksperimental natijalar № G, kg/s Δt 0C FIK, % 1 0,0080556 5 1,2 2 0,0108300 10 1,8

3 0,0011940 14 3 4 0,0133330 19 5,7 5 0,0161100 25 7,3 6 0,0166670 31 8,2 7 0,0169444 34 14 8 0,0172222 27 13,4 Yuqorida keltirilgan (3 va 4-jadval)larda bir vaqtda kesik konussimon,deflektor va quvur absortberli hamda kesikkonussimon quyosh suv isitgich kollektorlaridan olingan natijalar asosida olingan kollektordan chiqayotgan o‘rtacha suv harorat hamda ikki xil quyosh suv isitgich kollektorlarning foydali ish koeffitsienti keltirib o‘tilgan. 41 40

2-rasm.Kesik konussimon quvurli va yassi absorberlarga ega bo‘lgan quyosh suv isitgich kollektorlaridagi o‘rtacha haroratlari.

3-rasm. Kesikk konussimon ,deflektor va quvur absorberli hamda kesik konussimon absorberli quyosh suv isitgich kollektorlarining issiqlik berishi o‘zgarishi. Ko‘k-. Kesikk konussimon ,deflektor, quvur absorberli quyosh suv isitgich Qizil- kesik konussimon absorberli quyosh suv isitgich Yuqorida keltirilgan (3-rasm)da bir vaqtda kesik konussimon deflektor quvur absorberli hamda kesikkonussimon absorberli quyosh suv isitgich kollektorlarida suv sarfi turlicha bo‘lganda olingan natijalar asosida kollektordan chiqayotgan o‘rtacha suv harorat keltirib, (3-rasm) suv sarfi o‘zgarmas bo‘lganda issiqlik berilishi o‘zgarishi taqqoslangan. Keltirilgan natijalar shuni ko‘rsatadiki kesikkonussimon absorberli oddiy turdagi kollektorga nisbatan kesik konussimon spiralsimon o‘rnatilgan quvur absorberli quyosh suv isitgich kollektorining foydali ish koeffitsienti 27% gacha yuqori hisoblanadi.

Quyosh suv isitgich kollektorining tajribalarda olingan natijalariga asoslanib issiqlik o‘tkazuvchanligi hamda issiqlik almashinish samaradorligini hisoblash mumkin. Alohida olingan absorberlar uchun issiqlik almashinuvini aniqlash formulasi quyida keltirilgan: Nu  A(Re)n . (9) Yuqorida keltirilgan issiqlik almashinuv formulalarining ko‘rinishi suyuqlik va gazlar uchun umumiy shaklda o‘xshashlik nazariyasi qoidalariga mos keladi: Nu  A(Re Pr)n . (10) Agar biz gazlar,suyuqliklar uchun 𝑃𝑟 ≈ 1 deb hisoblasak, (9) formula (10) ga aylantiriladi. Olingan eksperimental ma’lumotlarni qayta ishlash yassi absorber uchun issiqlik uzatish formulasini quyidagicha ko‘rininishda olish mumkin: NuV  0, 014 Re 0,83 , (11) Kesik konussimon quvurli absorber uchun: Nuст  0, 02 Re 0,82 . (12) Kesikkonussimon absorberga ega bo‘lgan quyosh suv isitgich kollektorida ma’lum sharoitda o‘tkazilgan eksperimental natijalari asosida hisoblanganda issiqlik berish qobiliyatini harakterlovchi Nusselt soni esa 𝑁𝑢 = 83.2 ga, kesikkonussimon, deflektor va quvurli quyosh suv isitgich kollektorida esa 𝑁𝑢 = 126.1 ga teng XULOSA Yuqorida keltirilgan ikki xil quyosh suv isitgich kollektorining taqqoslanganda kesikkonussimon oddiy absorberli kollektorga nisbatan kesik konussimon,deflektor va quvurli kollektorning issiqlik berishi yuqori hisoblanadi. Buning sababi yassi absorber yuzasiga spiralsimon shaklda gorizantal quvurlarini o‘rnatish orqali suvga qo‘shimcha uyurmali harakat berishi hamda isituvchi yuzalarni ortishi bilan izohlanadi. Bundan tashqari spiralsimon shaklda gorizantal quvurlar quyosh energiyasini yassi absorberga nisbatan yaxshi yutadi bu esa bevosita qurilmani ishlash samaradorligiga ijobiy ta’sir ko‘rsatadi . Kesik konussimon absorberli QSI kollektorlari quyosh energiyasidan samarali foydalanish uchun istiqbolli yechim hisoblanadi. Spiralsimon quvurlardan foydalanish orqali issiqlik almashinuvini yaxshilash va FIKni oshirish mumkin. Olingan eksperimental natijalar QSI tizimlarini yanada optimallashtirish va kengroq qo‘llash imkoniyatlarini yaratadi.