Введение к работе
Актуальность темы исследований. Одним из основных направлений развития сельскохозяйственного производства в России является наращивание объемов производства животноводческой продукции. Вместе с тем значительную долю себестоимости этой продукции составляют энергетические затраты. Производство продукции животноводства возможно при наличии необходимых условий содержания животных и основных ресурсов: воды, кормов, машин и оборудования. Использование воды в технологических процессах животноводства связано с ее тепловой подготовкой и транспортировкой, а следовательно с использованием электрической энергии. В последние годы стоимость электроэнергии возросла, поэтому поиск новых энергосберегающих технических решений особенно актуален.
На смену централизованному энергоснабжению приходят комбинированные системы с возобновляемыми источниками энергии, в частности, солнечной энергией, за счет которой можно получать тепловую и электрическую энергию.
Цель работы - обоснование параметров и режимов работы электрогелио-водонагревателя с устройством аккумулирования энергии фазопереходным веществом, позволяющих снизить электропотребление в коровниках.
Для её достижения необходимо решить следующие задачи исследования:
-
Определить соотношение значений горизонтальной, средней сферической, средней полусферической и средней цилиндрической облученностей принимающей поверхности коллектора, в зависимости от распределения яркости в пространстве.
-
Определить энергетические характеристики элементов электрогелиово-донагревателя для коровников с устройством аккумулирования энергии фазопереходным веществом.
-
Определить энергетические процессы электрогелиоводонагревателя.
-
Определить параметры и режимы энергосберегающей технологии электрогелиоводоподогрева на основе применения устройства аккумулирования энергии фазопереходным веществом.
-
Произвести технико-экономическую оценку использования электрогелиоводонагревателя с устройством аккумулирования энергии для коровников.
Научная новизна заключается:
в получении соотношения значений горизонтальной, средней сферической, средней полусферической и средней цилиндрической облученностей принимающей поверхности коллектора, в зависимости от распределения яркости в пространстве.
в получении энергетических характеристик элементов электрогелиоводонагревателя с устройством аккумулирования энергии фазопереходным веществом;
в определении параметров и режимов электросберегающей технологии электрогелиоводоподогрева на основе новых конструкторско-технологических решений.
Научная гипотеза - использование фазопереходного вещества в электроге-лиоводонагревателе для коровников позволяет снизить его электропотребление.
Рабочая гипотеза - полученные параметры и режимы работы электроге-лиоводонагревателя для коровников, зависящие от динамики аккумулирования энергии фазопереходным веществом и частично от ориентации солнечного коллектора, позволят экономить электропотребление.
Практическую ценность представляют:
режимы работы и параметры электрогелиоводонагревателя, полученные в среде Программного комплекса «МВТУ» с использованием стохастических и адаптированных детерминированных зависимостей, позволяющие выполнять привязку к конкретному сельскохозяйственному потребителю;
технологическая схема подключений элементов электрогелиоводонагревателя с устройством аккумулирования энергии фазопереходным веществом и электрическая схема соединений;
экономия электрической энергии за счет использования устройства аккумулирования энергии, в том числе и для реализации функции антизамерзания (на эту функцию каждая трубка с парафином П-2 при температуре наружного воздуха -20 С экономит 2% электрической энергии).
Объект исследования - электрогелиоводонагреватель с устройством аккумулирования энергии фазопереходным веществом для коровников.
Предмет исследования - закономерности работы устройства аккумулирования энергии с использованием фазопереходного вещества, закономерности влияния параметров и режимов работы электрогелиоводонагревателя на снижение электропотребления.
Методы исследований. В работе использованы методы системного анализа, элементы математической статистики, теории планирования экспериментальных исследований и регрессионного анализа, методы энергетических расчётов. Результаты исследований обрабатывались с применением прикладного пакета статистических программ. Выполнено моделирование параметров и режимов работы электрогелиоводонагревателя в среде Программного комплекса «Моделирование в технических устройствах».
На защиту выносятся следующие положения:
- соотношения значений горизонтальной, средней сферической, средней
полусферической и средней цилиндрической облученностей принимающей по
верхности коллектора, в зависимости от распределения яркости в пространстве;
энергетические характеристики элементов электрогелиоводонагревателя с устройством аккумулирования энергии фазопереходным веществом и энергетические процессы элементов электрогелиоводонагревателя;
параметры и режимы электросберегающей технологии электрогелиово-доподогрева на основе новых конструкторско-технологических решений.
Реализация и внедрение результатов исследований. Электрогелиоводонагреватель внедрен в ГНУ СКНИИМЭСХ Россельхозакадемии в помещении химлаборатории анализа качества сельскохозяйственной продукции (договор №15 от 15 сентября 2011 г). ФГУП «Экспериментальное» Россельхозакадемии переда-
на техническая документация на модульный комбинированный электрогелиово-донагреватель для технологических нужд для изготовления внутрихозяйственным способом.
Апробация работы. Основные результаты исследования доложены на международных научно-практических конференциях ГНУ СКНИИМЭСХ Рое-сельхозакадемии в 2010-2012 гг., г. Зерноград; на межвузовской научно-практической конференции ФГОУ ВПО АЧГАА в 2010 г., г. Зерноград; на международных научно-практических конференциях ДГТУ в 2010-2011 гг., г. Ростов-на-Дону. Установка экспонировалась на выставках ГНУ СКНИИМЭСХ Россельхоз-академии в 2010-2011 гг., г. Зерноград; на выставке, проводимой в рамках молодежного инновационного конвента в 2010 г., г. Ростов-на-Дону, награждена дипломами; на международных агропромышленных выставках «Интерагромаш» в 2010-2011 гг., г. Ростов-на-Дону, награждена дипломами; на Российской агропромышленной выставке «Золотая осень» в 2010 г., г. Москва, награждена бронзовой медалью.
Публикации результатов работы. Автором опубликовано 12 научных работ, четыре из которых в изданиях, рекомендованных ВАК. Получен патент на изобретение № 2471129.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, шести глав, общих выводов, списка использованной литературы, включающего 147 наименований, в том числе 8 на иностранных языках. Основное содержание работы изложено на 167 страницах машинописного текста, включая 77 рисунков, 12 таблиц и приложения на 9 страницах (акты внедрения, патент на изобретение, дипломы).
Похожие диссертации на Параметры и режимы работы электрогелиоводонагревателя с устройством аккумулирования энергии для коровников
