Введение к работе
Актуальность темы. Энергосбережение с каждым годом становится все более актуальной проблемой. В Мире не только ведется поиск путей уменьшения энергопотребления за счет его рационального использования, но и достаточно эффективно применяется.
Выявление энергосберегающих электроподогревателей воды, которые могут быть встроены в системы отопления, санитарно-бытового горячего водоснабжения и др., в настоящее время является актуальным, так как их применение является одним из резервов сохранения электрической энергии.
Научно-методической основой настоящей работы послужили труды ведущих ученых по фундаментальным и прикладным вопросам электромеханизации сельского хозяйства Альтгаузена А.П., Бородина И.Ф., Драганова Б.Х., Жуковского В.С.,Калиткина Н.Н., Лыкова А.В., Оболенского Н.В., Никитина Г.М., Потапова Ю.С., Расстригина В.Н., Рудобашты СП., Смольского Б.М., Сырых Н.Н., Рубцова П.А.,Свенчанского А.Д., Тарушкина В.И. и др.
Целью работы является повышение эффективности функционирования электрических подогревателей воды (в дальнейшем тексте ЭПВ) путём стендового тестирования.
В связи с поставленной целью решались следующие научно-практические задачи: обоснование необходимости создания стенда для тестирования ЭПВ; разработка математической модели теплообмена в ЭПВ; создание стенда для выявления энергосберегающих ЭПВ, обеспечивающего идентичность проведения исследований; обоснование параметров стенда; разработка методики проведения исследований ЭПВ на стенде в четырёх режимах работы: отопления (при естественной и принудительной циркуляции теплоносителя - воды), проточном и бойлерном; исследование удельного энергопотребления ЭПВ в четырёх режимах работы при трёх потребляемых мощностях; корректировка инженерной методики расчета ЭПВ; определение технико-экономической эффективности использования стенда для тестирования подогревателей воды различных конструкций.
Объекты исследований: процессы теплообмена в ЭПВ и стенд для их тестирования.
Предмет исследования: закономерности процесса тестирования электрических подогревателей воды на стенде.
Методология исследований. На основе теории тепло- массообмена, системного подхода к комплексу теоретических и экспериментальных результатов, полученных при помощи математических, физических, статистических методов разрабатывается универсальный стенд для выявления энергосберегающих конструкций ЭПВ.
Научная новизна. Предложена конструкционно-технологическая схема стенда для тестирования ЭПВ (патент РФ на полезную модель № 101835); выявлена математическая модель теплообмена в ЭПВ и методика исследований удельного энергопотребления ЭПВ различных конструкций на стенде при разных режимах работы.
Практическую ценность работы составляют: стенд ТИЭПВ-1 для выявления энергосберегающих ЭПВ, используемых в сельскохозяйственных
процессах и быту; инженерная методика расчета ЭПВ на базе ТЭН; методика тестирования ЭПВ.
Реализация результатов исследований. Работа выполнена в соответствии с планом научно-исследовательских работ ГОУ ВПО «Нижегородский государственный инженерно-экономический институт».
Испытания стенда проводились в лаборатории кафедры «Механика» ГОУ ВПО «Нижегородский государственный инженерно-экономический институт».
Результаты исследований включены в монографию [8] и учебное пособие [7], рекомендованное УМО РФ по агроинженерному образованию.
Достоверность основных положений и выводов подтверждена:
результатами экспериментальных исследований удельного энергопотребления ЭПВ;
аттестацией стенда Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии ФГУ «Нижегородский ЦСМ» (аттестат №5147/1600-10).
На защиту выносятся: конструкционно-технологическая схема стенда для тестирования ЭПВ; математическая модель теплообмена в ЭПВ; параметры и режимы тестирования ЭПВ; методика проведения исследований ЭПВ; результаты экспериментальных исследований удельного энергопотребления для нагрева воды в четырёх режимах работы и при трёх потребляемых мощностях ЭПВ.
Апробация. Основные положения работы доложены на: международной научно-практической конференции «От Великой Победы - к современности: инновационный путь развития АПК» (ГОУ ВПО НГИЭИ, 17...20 мая 2010 года); межвузовской научно-практической конференции преподавателей вузов, ученых, специалистов, аспирантов, студентов «Актуальные вопросы развития пищевой промышленности: модернизация и интеграция» (Н. Новгород, МГУТУ, 8 июня 2010 года); международной научно-практической конференции «Социально - экономические проблемы развития муниципальных образований» (ГОУ ВПО НГИЭИ, с 27 по 30 сентября 2010 года); международной научно-практической конференции, посвященной 80-летию ФГОУ ВПО МГАУ им. Горячкина В.П. «Интеграция науки, образования и производства в области агроинженерии» (Москва, ФГОУ ВПО МГАУ, 7, 8 октября 2010 года); международной научно-практической конференции «Проблемы становления и развития экономики сельского хозяйства» (ГОУ ВПО НГИЭИ, с 10 по 13 мая 2011 года).
Публикации. Основные материалы диссертации отражены в 17 печатных работах, в том числе 6 работ опубликовано в рецензируемых научных журналах, рекомендованных ВАК Федерального агентства по образованию РФ, одно учебное пособие с грифом УМО РФ по агроинженерному образованию, одна монография, один патент на полезную модель, одна работа опубликована за рубежом. Объём публикаций 19,41 п. л., в том числе 4 работы (9,96 п. л.) опубликованы без соавторов.
Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 179 страницах компьютерного текста и состоит из введения, 5 глав и основных
выводов. Работа содержит 9 таблиц, 64 рисунка и 10 приложений. Список литературы включает 172 источника, в том числе 9 на иностранных языках.
