DETERMINATION OF FLOW VELOCITY UNDER FREE CIRCULATION OF HEAT CARRIER IN SOLAR WATER HEATING SYSTEMS
An analytical model for the flow of heat carrier in natural-circulation (thermosiphon) solar water heaters is presented. A differential equation for the flow velocity is derived, accounting for the gravitational driving head due to density differences between hot and cold fluid a...
Gespeichert in:
| Datum: | 2025 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Ukrainian |
| Veröffentlicht: |
Institute of Renewable Energy National Academy of Sciences of Ukraine
2025
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/553 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Vidnovluvana energetika |
Institution
Vidnovluvana energetika| id |
veorgua-article-553 |
|---|---|
| record_format |
ojs |
| spelling |
veorgua-article-5532025-09-30T09:23:51Z DETERMINATION OF FLOW VELOCITY UNDER FREE CIRCULATION OF HEAT CARRIER IN SOLAR WATER HEATING SYSTEMS ВИЗНАЧЕННЯ ШВИДКОСТІ РУХУ ТЕЧІЇ ЗА ВІЛЬНОЇ ЦИРКУЛЯЦІЇ ТЕПЛОНОСІЯ В СОНЯЧНИХ ВОДОНАГРІВАЛЬНИХ УСТАНОВКАХ Golovko , V. Volodarskyi , V. renewable energy sources, solar radiation energy, natural circulation, solar water heater, flow rate, temperature head. відновлювані джерела енергії, енергія сонячного випромінювання, природна циркуляція, сонячний водонагрівач, швидкість течії, температурний напір. An analytical model for the flow of heat carrier in natural-circulation (thermosiphon) solar water heaters is presented. A differential equation for the flow velocity is derived, accounting for the gravitational driving head due to density differences between hot and cold fluid and for hydraulic losses (friction and local resistances). The time evolution of the temperature difference between the heated and cold sections of the loop is characterized and described by a generalized gamma-like function with a controllable peak. Using the derived model, the unsteady velocity and volumetric flow rate of the circulating fluid are simulated numerically. Graphs of are provided, as well as a surface illustrating the relationship between flow rate, time, and temperature head. The conclusions highlight the scientific novelty of the results, their practical significance for designing efficient thermosyphon solar heaters, and directions for further research, including accounting for nonlinear fluid properties and system optimization. У статті наведена математична модель руху теплоносія в системах сонячного водонагрівання з природною (вільною) циркуляцією. Отримано диференціальне рівняння для швидкості течії , яке враховує гравітаційний напір, викликаний різницею густини гарячого й холодного теплоносія, та гідравлічні втрати на тертя й місцеві опори. Розглянуто характер зміни різниці температур між нагрітою та холодною ділянками контуру протягом технологічного періоду нагрівання та запропоновано опис цієї залежності узагальненою гамма-подібною функцією з регульованим піком. На основі отриманої моделі виконано чисельне моделювання нестаціонарної швидкості руху теплоносія та об’ємної витрати. Наведено графіки залежностей, а також поверхню, що ілюструє взаємозв’язок між витратою, часом та температурним напором. У висновках окреслено новизну отриманих результатів, практичну цінність для розробки ефективних сонячних геліосистем з природною циркуляцією, а також можливі напрями подальших досліджень, зокрема врахування нелінійних властивостей теплоносія та оптимізація конструкції систем. Institute of Renewable Energy National Academy of Sciences of Ukraine 2025-09-28 Article Article application/pdf https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/553 10.36296/1819-8058.2025.3(82).89-96 Возобновляемая энергетика; № 3(82) (2025): Scientific and applied Journal renewable energy ; 89-96 Відновлювана енергетика; № 3(82) (2025): Науково-прикладний журнал Відновлювана енергетика; 89-96 Vidnovluvana energetika ; No. 3(82) (2025): Scientific and applied Journal renewable energy ; 89-96 2664-8172 1819-8058 10.36296/1819-8058.2025.3(82) uk https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/553/463 Copyright (c) 2025 Vidnovluvana energetika |
| institution |
Vidnovluvana energetika |
| baseUrl_str |
|
| datestamp_date |
2025-09-30T09:23:51Z |
| collection |
OJS |
| language |
Ukrainian |
| topic |
renewable energy sources solar radiation energy natural circulation solar water heater flow rate temperature head. |
| spellingShingle |
renewable energy sources solar radiation energy natural circulation solar water heater flow rate temperature head. Golovko , V. Volodarskyi , V. DETERMINATION OF FLOW VELOCITY UNDER FREE CIRCULATION OF HEAT CARRIER IN SOLAR WATER HEATING SYSTEMS |
| topic_facet |
renewable energy sources solar radiation energy natural circulation solar water heater flow rate temperature head. відновлювані джерела енергії енергія сонячного випромінювання природна циркуляція сонячний водонагрівач швидкість течії температурний напір. |
| format |
Article |
| author |
Golovko , V. Volodarskyi , V. |
| author_facet |
Golovko , V. Volodarskyi , V. |
| author_sort |
Golovko , V. |
| title |
DETERMINATION OF FLOW VELOCITY UNDER FREE CIRCULATION OF HEAT CARRIER IN SOLAR WATER HEATING SYSTEMS |
| title_short |
DETERMINATION OF FLOW VELOCITY UNDER FREE CIRCULATION OF HEAT CARRIER IN SOLAR WATER HEATING SYSTEMS |
| title_full |
DETERMINATION OF FLOW VELOCITY UNDER FREE CIRCULATION OF HEAT CARRIER IN SOLAR WATER HEATING SYSTEMS |
| title_fullStr |
DETERMINATION OF FLOW VELOCITY UNDER FREE CIRCULATION OF HEAT CARRIER IN SOLAR WATER HEATING SYSTEMS |
| title_full_unstemmed |
DETERMINATION OF FLOW VELOCITY UNDER FREE CIRCULATION OF HEAT CARRIER IN SOLAR WATER HEATING SYSTEMS |
| title_sort |
determination of flow velocity under free circulation of heat carrier in solar water heating systems |
| title_alt |
ВИЗНАЧЕННЯ ШВИДКОСТІ РУХУ ТЕЧІЇ ЗА ВІЛЬНОЇ ЦИРКУЛЯЦІЇ ТЕПЛОНОСІЯ В СОНЯЧНИХ ВОДОНАГРІВАЛЬНИХ УСТАНОВКАХ |
| description |
An analytical model for the flow of heat carrier in natural-circulation (thermosiphon) solar water heaters is presented. A differential equation for the flow velocity is derived, accounting for the gravitational driving head due to density differences between hot and cold fluid and for hydraulic losses (friction and local resistances). The time evolution of the temperature difference between the heated and cold sections of the loop is characterized and described by a generalized gamma-like function with a controllable peak. Using the derived model, the unsteady velocity and volumetric flow rate of the circulating fluid are simulated numerically. Graphs of are provided, as well as a surface illustrating the relationship between flow rate, time, and temperature head. The conclusions highlight the scientific novelty of the results, their practical significance for designing efficient thermosyphon solar heaters, and directions for further research, including accounting for nonlinear fluid properties and system optimization. |
| publisher |
Institute of Renewable Energy National Academy of Sciences of Ukraine |
| publishDate |
2025 |
| url |
https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/553 |
| work_keys_str_mv |
AT golovkov determinationofflowvelocityunderfreecirculationofheatcarrierinsolarwaterheatingsystems AT volodarskyiv determinationofflowvelocityunderfreecirculationofheatcarrierinsolarwaterheatingsystems AT golovkov viznačennâšvidkostíruhutečíízavílʹnoícirkulâcííteplonosíâvsonâčnihvodonagrívalʹnihustanovkah AT volodarskyiv viznačennâšvidkostíruhutečíízavílʹnoícirkulâcííteplonosíâvsonâčnihvodonagrívalʹnihustanovkah |
| first_indexed |
2025-10-01T01:30:53Z |
| last_indexed |
2025-10-01T01:30:53Z |
| _version_ |
1850411754144661504 |